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机器人研发的难点与创新

2016-05-30 09:39
空白小盒子
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  研究人员给它安装了模拟小脑功能的适应性过滤模型,通过视觉触须传感图来校准操作误差,提高操纵机器人定向运动的精确度。操作容错度或传感阵列损害都可能造成图像缺陷,Bellabot能通过学习算法不断调整传感图中的缺陷。

  2.筋线驱动结构灵活——弹性仿人类脊椎

  人类脊椎由韧带、椎间盘和肌肉来保持稳定性,强度高且转动灵活,模仿这样的性能有利于机器人在未知环境中保持机械稳定性。为此,研究人员提出一种基于有机硅和筋线来驱动的连续机制。

  这种机制可用作机器人的颈部或躯干,更多集中在颈部。为了验证各项功能,研究人员设计了一个多自由度样机,通过弹性筋线模拟人类颈部运动,有助于将来设计机器人颈椎,还可作为一种测试平台,开发类似机械的控制方案。

  3.共同承担重负荷——微型机器人团队

  这是个由许多小机器人组成的团队。研究人员提出了一种简单的统计模型,能预测团队的总体最大拉力,估算每个小机器昆虫与地面互动的功能总和,比如在地面跑或走。

  他们通过实验检测了三个团队,一种是以刚毛推进的小爬虫,一种是会慢走和快跑的6脚小昆虫,还有一种通过两个轮子运动的17克重微型多足机器人μTug,它们能共同承担重负荷。比如每个μTug能在自身限制内运作,6个一组产生的拉力就能超过200牛顿。

  4.筋线驱动抓握多种物体——可穿戴聚合物手套

  这是一种由聚合物材料制造、筋线驱动的可穿戴机器手套,目前可套在拇指、食指、中指和手腕上,也叫做外手套体(Exo-Glove Poly)。在设计和制造上,这种外手套体还能根据不同人手的大小做调整,保护使用者不受伤,而且透气性好,能嵌入特氟龙管来装置线路。

  它有两个马达,一个在拇指,另一个在食指或中指。研究人员让一个健康志愿者做抓握实验,测试手套的机械性能,通过连接型压力传感器和驱动机制,能抓握不同形状和大小的物体。

  5.能与环境互动保持平衡——有腿机器人TORO

  有腿的仿人机器人要能执行多种任务。它们要能与环境互动,遇到外部障碍时能扭转身体,同时还要保持稳定协调的平衡。

  为此,研究人员提出一种新的控制方法,把多级别控制和平衡结合。他们在仿人机器人TORO身上模拟了这种方法。为了达到恰当平衡,先把所有的任务力/力矩分配到终端受动器,然后按照任务级别映射到连接空间。

  6.多模式飞行取物——带自动吸盘的飞行器

  研究人员给这款飞行机器人安装了他们的专利技术——自动紧密吸盘,同时考虑了负载真空泵等因素,解决了多模式飞行取物的难题。利用吸附原理和局部接触拉力,以被动驱动的方式抓取不同形状的物体。这种自动吸附“抓手”还能用一个或多个吸盘,让飞行器在抓取携带物体方面变得“多才多艺”,比如先抓住一个不放,然后再抓第二个。

  研究人员指出,飞行器一般对重量限制非常敏感,他们用了微泵真空发生器,但这给系统带来了新的挑战。为了克服这些难题,他们测试了吸盘设计有无任何漏缝、驱动力、最大抓握力,还测试了每个“抓手”零件的性能、飞行器把力道传递给吸盘的能力、系统吸附倾斜表面的能力,最后测试了飞行器用多个吸盘抓取多个物体的能力。

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