人體手腕對手臂系統的靈活性有很大的貢獻,增強了靈巧性和操縱能力。然而,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都傾向于把更多的注意力放在手爪的開(kāi)發(fā)上,而不是手腕系統的開(kāi)發(fā)上。有研究表明,與手腕能力有限的G度靈巧終端設備相比,手腕的靈巧度增加可能對操作能力的貢獻更大。當使用簡(jiǎn)單的末端執行器時(shí),或當對象完全約束手的手指時(shí),腕部的作用變得特別重要。
健康人的腕部是假肢腕設計的有效基準,也是任何方位裝置都可以考慮的參考點(diǎn)。它能夠做3自由度運動(dòng),即旋前/旋后、屈伸和橈側/尺側偏移。每個(gè)自由度都是一組成對的運動(dòng),指的是每個(gè)自由度內的正運動(dòng)和負運動(dòng)。對于未受影響的腕關(guān)節,其大活動(dòng)范圍通常在76度/85度、75度/75度和20度/45度之間,分別為旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側偏移。這些自由度是耦合的,意味著(zhù)其中一個(gè)自由度的運動(dòng)可以限制另外兩個(gè)自由度的運動(dòng)范圍。
健康的人在日常生活活動(dòng)中只利用了每個(gè)關(guān)節全部活動(dòng)范圍的一部分。對這些“功能性”運動(dòng)范圍的調查表明,它們介于65度/77度、50度/70度和18度/40度之間旋前/旋后、屈伸和橈骨/尺側偏移的自由度及其運動(dòng)范圍如圖1所示。
旋轉器用于使終端設備沿前臂的縱向放出或滾動(dòng),而屈肌使終端設備彎曲或俯仰, OB棘輪式旋轉手腕,被動(dòng)腕部裝置的鎖定也可以通過(guò)使用不可反向驅動(dòng)的機構來(lái)實(shí)現
2自由度腕部由一個(gè)與旋轉器串聯(lián)的屈肌單元組成,形成一個(gè)U型關(guān)節。其中一種設備是OBRoboWrist ,它可以同時(shí)鎖住前旋和屈曲,當解鎖時(shí),還可以通過(guò)轉動(dòng)手腕上的項圈來(lái)調節運動(dòng)產(chǎn)生摩擦阻力
3自由度人工手腕在某些方面優(yōu)于人類(lèi)的手腕,如運動(dòng)范圍或扭矩輸出。盡管一些假肢在設計中加入了3自由度手腕,但串行3自由度手腕設備在機器人應用中更普遍
具有相同數量自由度的設備之間進(jìn)行比較時(shí),串行機構往往比并行機構更長(cháng),對于串行機構,運動(dòng)范圍和扭矩規格通常簡(jiǎn)單地由執行機構的選擇和基本形狀幾何決定
假肢需要直接的人類(lèi)互動(dòng)來(lái)發(fā)揮功能,而機器人手腕則完全是主動(dòng)的,假腕還包括外部可調節功能,如可調節摩擦或鎖定;機器人手腕的任何調整通常都是在控制系統內完成的
由于軟體材料的發(fā)展,靈巧手也開(kāi)始柔軟起來(lái),如柏林工業(yè)大學(xué)研制的軟體、欠驅動(dòng)、柔性多指靈巧手、康奈爾大學(xué)研制的軟體多指靈巧手、北京航空航天大學(xué)研制的軟體多指靈巧手
環(huán)境感知技術(shù):機器人感知環(huán)境及自身狀態(tài)的窗口、運動(dòng)控制技術(shù):定位導航與運動(dòng)協(xié)調控制、人機交互技術(shù):人機有效溝通的橋梁
宋云峰博士分享了LDV激光測振及3D視覺(jué)傳感技術(shù)在智能機器人中的應用,主要介紹了智能機器人光學(xué)感知技術(shù)、LDV激光測振及3D視覺(jué)傳感技術(shù)原理及產(chǎn)品介紹、應用案例分享等內容
新型智能抓取機器人,結合深度學(xué)習方法,賦予機器人主動(dòng)探索感知的能力,解決了Affordance Map缺陷,提G了機器人在復雜環(huán)境下的抓取成功率
新加坡國立大學(xué)(NUS)的研究人員利用英特爾的神經(jīng)形態(tài)芯片Loihi,開(kāi)發(fā)出了一種人造皮膚,使機器人能夠以比人類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)系統快1000倍的速度檢測觸覺(jué)
1G性能減速器;2G性能伺服驅動(dòng)系統;3智能控制器;4智能一體化關(guān)節;5新型傳感器;6智能末端執行器
機器人心靈感應和類(lèi)似技術(shù)將使機器人在更廣泛的環(huán)境中進(jìn)行教學(xué),使用我們的機器人遙動(dòng)系統收集大規模數據,以教機器人在現實(shí)世界中自主行動(dòng)和適應