鉸接式軟機器人
編輯鉸接式軟機器人是具有軟硬部分的機器人,其靈感來自脊椎動物的肌肉骨骼系統-從爬行動物到鳥類再到哺乳動物再到人類。順應性通常集中在致動器,傳動裝置和關節(對應于肌肉、肌腱和關節)上,而結構穩定性則通過剛性或半剛性連接(對應于脊椎動物的骨骼)來提供。
軟機器人家族中的另一子類包括Continuum軟機器人,即其身體是可變形的連續體的機器人,包括其結構、致動和感應元件,并從無脊椎動物(例如章魚或或動物的一部分)獲得啟發,例如大象的樹干。
軟機器人通常被設計為表現出自然的行為,魯棒性和適應性,并且有時模仿生物系統的機械特性。
特征與設計
編輯鉸接式軟機器人的構建靈感來自脊椎動物肌肉骨骼系統的內在特性,其順應性使人類和動物能夠有效,安全地執行各種各樣的任務,從在崎uneven不平的地面上行走、奔跑和攀登到掌握和操縱。它還使它們能夠應對高度動態的意外事件,例如對環境的影響。脊椎動物的物理特性與神經感覺運動控制的相互作用使運動非常節能、安全和有效。
能夠與人共存和合作并達到甚至超越其性能的機器人需要執行器技術,該技術負責移動和控制機器人,從而可以達到生物肌肉及其神經機械控制的功能。
軟機器人最有前途的執行器類別是可變阻抗執行器(VIA)和可變剛度執行器(VSA)的子類,它們是復雜的機電一體化設備,旨在構建被動兼容,堅固耐用且靈巧的機器人。VSA可以直接在物理級別上改變其阻抗,因此不需要能夠模擬不同剛度值的主動控制。改變致動的機械阻抗的想法直接來自經常表現出這一特征的天然肌肉-骨骼系統。
一類可變剛度致動器通過對抗性地使用兩個電動機來操縱非線性彈簧來實現對機器人的同時控制,該非線性彈簧充當每個電動機與運動部件之間的彈性傳遞,從而控制電動機的平衡點。機器人及其剛性或合規性。
這種控制模型在原理上與人體運動控制的平衡點假設非常相似。這種相似性使軟機器人成為一個有趣的研究領域,能夠與運動神經科學領域的研究團體交換思想和見解。
與傳統的剛性機器人相比,可變阻抗執行器在三個關鍵方面提高了軟機器人系統的性能:安全、彈性和節能。
人機交互中的安全性
編輯鉸接式軟機器人中xxxxxx性和挑戰性的特征之一是人機交互。設計用于與人進行身體互動的軟機器人旨在在諸如輔助工業操縱、協同裝配、家務勞動、娛樂、康復或醫療應用等應用中與人類共存和合作。顯然,此類機器人必須滿足與常規工業應用中通常所滿足的要求不同的要求:盡管可以放寬對執行速度和xxx精度的要求,但是當機器人必須與人互動時,諸如安全性和可靠性之類的重要性就變得尤為重要。
安全性可以通過不同的方式提高。經典方法包括控制和傳感,例如接近敏感的皮膚,或使外部柔軟的元素上癮(圍繞手臂放置柔軟,順應性的覆蓋物或安全氣囊,以增加保護層的能量吸收性能)。
先進的傳感和控制可以通過軟件實現“軟”行為。鉸接式軟機器人通過在機械設計級別直接引入機械柔量和阻尼來實現提高與人互動的機器人的安全級別的另一種方法。
彈性
編輯機器人與其周圍環境的物理相互作用也可能對機器人本身造成危險。確實,由于沖擊或力的過度使用而使機器人損壞的次數非常多。
耐震性不僅有助于機器人在日常生活中的可行應用,而且在工業環境中也非常有用,從而xxx擴大了機器人技術的適用范圍。
軟機器人技術可以提供有效吸收震動并降低加速度的解決方案:軟材料可以用作機器人肢體的覆蓋物甚至是結構元件,但是主要的技術挑戰仍然在于軟致動器和傳動裝置。
性能和能源效率
編輯與剛性機器人相比,具有可控順應性的執行器的動態性能保證了高性能、逼真的運動和更高的能源效率。
機器人的自然動力學可以適應環境,因此最終系統的固有物理行為接近于所需的運動。在這些情況下,執行器只需采取較小的糾正措施即可將能量注入系統或從系統中提取能量,從而降低能耗。
在軟機器人的物理特性中體現出理想的動力學的想法在仿人機器人,必須類似于人類運動的人形機器人或為假肢使用的機器人系統(例如擬人化的人工手)中得到了自然應用。在機器人和步行/跑步機器人中使用的一個相關示例:事實上,即使是在步態的不同階段,自然系統也會根據步態和環境條件改變其肌肉系統的順應性,指出可變阻抗執行器(VIA)對于運動的潛在用途。使用VIA技術中的一種新的趨勢被連接到連接到工業機器人的新穎類別的生長 Industry4.0,所述聯合搜索引擎。
對軟機器人的xxx潛能的探索正在導致越來越多的應用克服了傳統機器人的性能,并且人們普遍認為還有更多的應用。
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