类人机器人设计与制造

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仿生智能机器人的设计与实现

仿生智能机器人的设计与实现

仿生智能机器人的设计与实现随着科学技术的发展,机器人技术已经越来越成熟,并得到越来越广泛的应用。

目前,随着人工智能技术的不断发展,仿生智能机器人逐渐成为研究、开发的热点领域。

本文将就仿生智能机器人的设计与实现进行探讨。

一、机器人的分类机器人可以根据其用途和功能进行分类。

根据用途可以将其分为工业机器人、服务机器人等。

根据功能可以将其分为自主式机器人、协作式机器人、仿生机器人等。

而仿生机器人又可以进一步分类为仿生智能机器人和仿生机械臂等。

二、仿生智能机器人的设计仿生智能机器人的设计主要包括以下几个方面。

1. 传感器的设计:仿生智能机器人需要大量的传感器来感知周围的情况,如视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器等。

这些传感器需要具备高精度和高可靠性,才能确保机器人的操作精度和安全性。

2. 运动系统的设计:仿生智能机器人的运动系统需要符合生物学的机理,如人类的关节运动等。

同时,机器人的运动系统需要具备高速、高精度、高负载等特性,以满足各种操作需求。

3. 控制系统的设计:仿生智能机器人的控制系统需要具备高智能的特性,能够自主学习和适应环境,能够自主感知周围环境的变化,从而实现高效的操作。

4. 人机交互接口的设计:仿生智能机器人需要提供友好的人机交互接口,方便用户进行控制和操作。

这个接口可以是语音识别、手势识别、虚拟现实等形式。

三、仿生智能机器人的实现仿生智能机器人的实现需要通过一系列的研究和技术创新来实现。

以下是实现仿生智能机器人的一些关键技术。

1. 深度学习技术:深度学习技术可以通过神经网络模拟人类的智力,从而实现机器人的自主学习和适应环境。

2. 机器视觉技术:机器视觉技术可以通过图像识别、目标跟踪等技术,实现机器人对周围环境的全面感知。

3. 传感器技术:传感器技术是实现机器人感知环境的基础。

目前已经研发出了各种类型的传感器,如激光雷达、视觉传感器等。

4. 运动控制技术:运动控制技术可以实现机器人的高速、高精度运动,如闭环控制、PID控制等。

全球30家人形机器人公司产品和进度梳理 - 无水印版

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Report:全球30家人形机器人公司:产品和进度梳理人形机器人行业洞察研究(BTIResearch)2024年3月全球主要人形机器人公司产品进度总览区域企业产品名称产品进展视频发布发布会公开场合行走公开展示灵巧手工作演示语音整合自主工作试点应用部署国内优必选Walker X ⦿⦿⦿⦿达闼机器人XR-4⦿⦿傅利叶智能Fourier GR1⦿⦿⦿智元机器人RAISE-A1⦿⦿⦿⦿宇树科技Unitree H1⦿⦿⦿无灵巧手小米Cyberone ⦿研发⦿无灵巧手科大讯飞⦿小鹏汽车PX5⦿⦿⦿无灵巧手逐际动力CL-1⦿⦿⦿无灵巧手MagicLab MagicBot ⦿开普勒Forerunner ⦿⦿⦿均胜集团JARVIS ⦿⦿⦿⦿追觅科技Eame One ⦿国外TeslaOptimus ⦿⦿⦿⦿⦿⦿Boston Dynamics Atlas⦿研发⦿无灵巧手1X Technologies EVE/NEO ⦿⦿无腿(EVE)无灵巧手(EVE )⦿⦿Agility Robotics Digit ⦿⦿⦿无灵巧手⦿⦿⦿⦿Figure.ai 01⦿⦿⦿⦿⦿⦿⦿⦿Sanctuary AI Phoenix ⦿⦿⦿⦿⦿ApptronikApollo ⦿⦿⦿⦿Engineered ArtsAmeca ⦿⦿OSAKA UNIVERSITY & MIXIALTER 3⦿无腿⦿KARLSRUHE INSTITUTE OF TECHNOLOGY ARMAR-6⦿无腿⦿Beyond Imagination Beomni ⦿无腿⦿Macco Robotics KIME ⦿无腿无灵巧手⦿⦿⦿SoftBank RoboticsNAO ⦿⦿⦿⦿⦿⦿⦿⦿PEPPER⦿⦿无腿⦿⦿⦿⦿⦿PROMOBOTPROMOBOT ⦿无腿⦿⦿⦿⦿⦿UNIVERSITY OF TEHRAN SURENA IV ⦿⦿⦿⦿TOYOTA T-HR 3⦿⦿⦿IHMCNadia⦿研发⦿无灵巧手主要发展历程◆21 年8 月,马斯克于首届AI DAY展示人形机器人概念机Tesla Bot◆22 年2 月,特斯拉成功推出人形机器人原型机,并作为开发平台进行深度研发◆22 年9 月,特斯拉发布新版本Optimus 人形机器人,可以实现直立行走、搬运、洒水等复杂动作◆23 年5 月,特斯拉在年度股东大会上展示了Optimus 最新样机Gen 1◆23 年12 月,特斯拉发布Optimus Gen 2◆24年2月发布最新Optimus Gen 2最新行走视频最新迭代产品:Optimus Gen 2◆Optimus Gen 比上一代轻了10 公斤,在各方面都有所改进,行走速度快了30%,移动方式也更加自然、平衡和精确。

类人机器人

类人机器人

外观和功能与人相似的智能机器人。除具有类似人的外形以外,还可以模仿人的行走、动作、表情和思维方 式等。比一般机器人具有更加复杂的结构、传感、驱动和控制系统。
像人一样思考
谷歌公司正与牛津大学的两支人工智能研究小组合作,研制先进的类人机器人。第一支研究小组的任务是帮 助机器人更好地了解用户的想法和意图,第二支研究小组的任务是通过深度学习技术提高机器人的视觉识别能力。
德国大众汽车公司发言人海科·希尔威格说,这起事故发生于距法兰克福约100公里的包纳塔尔工厂。这个 机器人并非流水线上与工人一起工作的机器人,而是在安全笼中的。希尔威格强调说,这款机器人通常是在一个 封闭区域工作的,负责抓取汽车零件并进行相关操纵。
然而,事发时,这名工作人员正在安装机器人,所以他也在安全笼中,而他的同事站在笼外,没有受伤。希 尔威格说,这个机器人在整件事情中没有出现技术故障,也没有遭到损坏。
研发案例
高仿真的类人机器人类人机器人是开发难度最高的机器人之一,因为大家希望从它身上看到人的表情和反应。 类人机器人可以用于娱乐和服务。科学家们正在开发更智能的软件,使机器人能和人交流并具备学习能力。从某 种角度说,类人机器人的研发是真正考验人类智慧的行为。
在上海2010世博会陕西馆中展示了 “唐明皇”和“杨贵妃”形象出现的机器人。它们就是娱乐用的类人机 器人,世博会期间,这两个高仿真机器人将在陕西馆的宫殿大殿内笑脸迎客,并与游客进行影像互动。游客可以 聚集在陕西馆外欣赏真假“唐明皇与杨贵妃”的表演,不少游客表示该表演十分有趣,机器人能眨眼睛十分逼真。 由于演员配合度高,有时甚至真假难辨。据悉,在每天的特定时段,两名演员会站在高仿真机器人“唐明皇与杨 贵妃”旁,与它们同步转身、举手、说话,成为陕西馆的亮点。
有报道称,谷歌正在研制超快量子芯片,模拟人类大脑,让搜索和软件更加直观。被谷歌收购的人工智能创 业公司DeepMind联合创始人、谷歌工程部副总裁杰米斯-哈萨比斯在博客中表示:“对于当前的人工智能研究来 说,这无疑是一个非常令人兴奋的时刻。我们在很多方面不断取得进步,其中包括图像识别和语言理解能力。我 们很高兴地宣布与牛津大学展开合作,加快谷歌的研究步伐。”

制作机器人模型的步骤

制作机器人模型的步骤

制作机器人模型的步骤一、准备工作制作机器人模型前,首先需要准备一些必要的工具和材料。

常用的工具包括剪刀、胶水、削刀、钳子等,而常用的材料包括纸板、塑料、金属等。

根据机器人模型的设计和要求,选择适合的工具和材料。

二、设计机器人模型在制作机器人模型之前,需要先进行设计。

可以根据自己的喜好和想象力,设计出独特的机器人形象。

可以参考一些现有的机器人形象,或者根据自己的创意进行设计。

设计时要考虑机器人的外形、功能、结构等要素,确保设计的机器人模型具有实用性和美观性。

三、制作机器人的外壳制作机器人模型的第一步是制作机器人的外壳。

根据设计好的图纸或者模板,将选定的材料剪裁成合适的形状,并使用胶水将各个部分粘合在一起。

可以使用削刀等工具进行修整,使外壳的边缘光滑。

外壳的制作完成后,可以使用颜料或者贴纸进行装饰,增加机器人的美观度。

四、安装机器人的动力系统机器人模型的动力系统可以采用电池、电机等设备来驱动。

根据机器人模型的设计,选择适合的动力系统,并将其安装在机器人的内部。

电池可以安装在机器人的腹部或者背部,电机可以安装在机器人的关节处,以实现机器人的运动。

五、安装机器人的传感器机器人模型的传感器可以用来感知周围的环境。

常见的传感器包括红外线传感器、声音传感器、触摸传感器等。

根据机器人模型的功能和设计,选择适合的传感器,并将其安装在机器人的合适位置。

传感器的安装需要连接到主控板或者处理器,以实现机器人的感知功能。

六、连接机器人的电路机器人模型的各个部件需要通过电路进行连接。

根据机器人模型的设计和功能,选择适合的电线和连接器,并将其连接到各个部件上。

电路的连接需要仔细检查,确保连接正确,避免出现短路或者断路等问题。

七、编程机器人的行为机器人模型的行为需要通过编程来实现。

根据机器人模型的功能和设计,选择合适的编程语言和开发环境,并编写相应的代码。

代码可以实现机器人的运动、感知、决策等功能,使机器人模型具有智能化的行为。

机器人的人形设计与仿真

机器人的人形设计与仿真

机器人的人形设计与仿真机器人是一种能够模仿人类智能和行为的人工智能设备。

除了功能和性能,机器人的外观设计对于提升用户体验和实现人机交互也起到至关重要的作用。

因此,机器人的人形设计与仿真成为了一个备受关注的研究领域。

本文将探讨机器人的人形设计与仿真技术,并深入分析其影响因素和应用前景。

一、机器人的人形设计机器人的人形设计是指将机器人的外观与人类形态相似化。

通过人形设计,机器人能够更好地适应人类环境、理解人类行为和与人类进行交互。

人形设计需要考虑以下因素:1. 外观特征:机器人的外观特征应具备人类的基本特征,例如头部、身体、四肢等。

同时,外观可以根据实际需求进行调整和优化,如头部可以设计成相机镜头,手臂可以具备多关节机械臂等。

2. 人体比例:机器人的人体比例应与人类相似,使其在执行任务时更具协调性和灵活性。

适当调整机器人的身高、肢体比例等可以提高其在特定场景下的工作效率。

3. 面部表情:面部表情是人类交流中重要的非语言交流方式,机器人也应该具备表情识别和表达的能力。

通过设计可以移动的眼睛、嘴巴和眉毛等元素,使机器人能够模拟人类的表情。

4. 材料选择:机器人的外观材料也需要考虑,可以选择具备柔软性和弹性的材料,使得机器人在与人类接触时更加安全和舒适。

二、机器人的人形仿真技术在机器人的人形设计中,人形仿真技术扮演了重要的角色。

人形仿真技术通过计算机图形学、虚拟现实和人工智能等技术手段,模拟和展示出机器人在现实世界中的外观和行为。

以下是人形仿真技术的具体应用:1. 数字建模:通过三维建模软件,将机器人的外观特征进行数字化建模,形成机器人的虚拟形象。

数字建模可以辅助进行外观设计和功能测试,使设计师能够更直观地了解机器人的外观效果。

2. 运动仿真:通过物理引擎和动力学仿真算法,模拟机器人在不同环境下的运动和行为。

仿真可以预测机器人的稳定性、活动范围和运动效果,有助于设计者改进外观和功能设计。

3. 人机交互模拟:人机交互是机器人应用领域的重要部分。

毕业设计(论文)-多臂采摘机器人的初步设计采摘手的设计(全套图纸)

毕业设计(论文)-多臂采摘机器人的初步设计采摘手的设计(全套图纸)

多臂采摘机器人的初步设计——采摘手的设计1.绪论1.1研究内容及意义果蔬采摘是农业生产链中最耗时耗力的一个环节,其成本高、季节性强、需要大量劳动力高强度的工作。

但是由于工业生产的迅速发展分流了大量农业劳动力以及人口老龄化加剧等原因,使得能够从事农业生产的劳动力越来越少,单靠人工劳作已经不能满足现有的需要。

随着计算机图像处理技术和各种智能控制理论的发展,使采用机器人采摘果蔬成为可能。

果蔬采摘机器人是一类针对水果和蔬菜, 可以通过编程来完成采摘等相关作业任务的具有感知能力的自动化机械收获系统, 是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学、农业和生物等学科于一体的交叉边缘性科学, 需要涉及机械结构、视觉图像处理、机器人运动学动力学、传感器技术、控制技术以及计算信息处理等多方面学科领域知识。

采摘机器人将在解决劳动力不足、降低工人劳动强度、提高工人劳动舒适性、减轻农业化肥和农药对人体的危害、提高采摘果蔬的质量、降低采摘成本、提高劳动生产率、保证果蔬的适时采收、提高产品的国际竞争力等方面具有很大潜力。

国际上, 一些以日本和美国为代表的发达国家,已经从20世纪80年代开始研究采摘机器人,并取得了一些成果。

而我国在该领域中的研究还处于起步阶段,因此我们必须加快对采摘机器人的研究脚步以早日赶超国际水平,使其为我国农业的生产和发展做出重大贡献。

全套图纸,加1538937061.2研究现状果蔬采摘机器人的研究开始于20 世纪60 年代的美国( 1968 年),采用的收获方式主要是机械震摇式和气动震摇式。

其缺点是果实易损、效率不高,特别是无法进行选择性的收获,在采摘柔软、新鲜的果蔬方面还存在很大的局限性。

但在此后,随着电子技术和计算机技术的发展,特别是工业机器人技术、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟,采摘机器人的研究和开发技术得到了快速的发展。

1.2.1国外研究现状在日本、美国等发达国家,农业人口较少。

随着农业生产向规模化、多样化、精确化的方向迈进,劳动力不足的现象越来越明显。

机器人工程专业就业要找什么工作这个专业很难就业吗

机器人工程专业就业要找什么工作这个专业很难就业吗

机器人工程专业就业要找什么工作_这个专业很难就业吗机器人工程专业就业要找什么工作机器人研发与设计:从事机器人系统的设计、开发和测试工作。

自动化工程师:负责设计和实施自动化系统,包括机器人系统。

控制工程师:研究和开发用于控制机器人运动和行为的算法和技术。

智能制造工程师:将机器人技术应用于制造业,实现智能化生产。

机器人操作员和维修技术员:负责日常机器人操作和故障排除。

机器人系统集成师:负责将不同组件和系统集成到机器人系统中。

这个专业会不会很难就业就业形势会受到市场需求和行业发展的影响,但整体来说,机器人工程专业的就业前景是积极的。

机器人技术在制造业、医疗、农业、航空航天等领域得到广泛应用,对机器人工程专业人才的需求逐渐增加。

然而,要成功找到工作,除了专业知识和技能,还需要积极的求职态度、实践经验和沟通能力等。

机器人工程专业介绍机器人工程专业是为培养国家急需的高级机器人专门技术人才而开设,是服务于国家与地方的产业转型升级,服务于中国制造2025的国家战略。

该专业融合了智能控制、机械设计、电子设计、计算机科学与技术等学科,以机械原理、智能控制等为理论基础,主要研究各种机器人的运行控制方法及其在各行业中的应用技术。

着重培养学生掌握机器人机械设计与控制等基础知识,具备在汽车制造、冶金、安防、医疗等工业和民生服务领域能够进行机器人应用、系统集成、设计、开发、运行维护以及管理的能力。

机器人工程专业课程有哪些机器人工程专业课程有机器人学、高级语言程序设计、电路分析、机械设计基础、自动控制原理、微机原理及接口技术、电机与电气控制技术、单片机原理及其应用、PLC原理与应用、工业机器人控制系统、运动控制系统、工业机器人计算机编程。

机器人工程专业主要学什么自动化技术,单片机技术,及一些编程语言等。

1、自动控制原理自动控制是机器人运动的基础,别看人类运动的很简单,要让机器人和谐的运动,需要大量的传感器的测量,并进行计算和模拟,最后根据这个,调整参数,进行干扰补偿、负反馈、前后两种串联补偿等等。

低成本类人足球机器人控制系统设计

低成本类人足球机器人控制系统设计

要 求。详 细介 绍 了 系统的硬 件设 计和软件 设 计 。研
O 引 言
机器人 足球 比赛 系统 经过 近 1 的发展 , O年 轮式
究表 明 , 该控 制 系统具 有好 的控制 效果 , 着广 阔的 有
应 用前 景 。
和 四腿 机器人 的技 术 已 经 逐 渐成 熟 , 策 略 控 制达 其
维普资讯
低成本类人足球机器人控制 系统设计
徐燕 华 , 孝安 , 荣和 , 李 董 匡雁群
( j 工业 大学计 算机 学院 ,陕西 西安 7 0 7 ) 西 匕 10 2
De in o w u n i o c rRo o n r l y tm sg fLo H ma o dS c e b tCo to se S
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1 几种 控 制 系统 方 案 的 分析
目前 国 内外 的类人 足球 机器 人 的控制 系统 方案
主要 有 以下 几种 : a P 1 4+ 微 型 处 理 器 。 这 种 方 案 主 要 由 . C0
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国为研发机构Guowei Research and Develop Institute目录:Catalog1.前言 (2)2.骨架 (3)3.弹性关节 (4)4.弹性体液压肌肉 (5)5.液压驱动装置 (6)6.自动化驱动系统 (7)7.液压管路系统 (9)8.凸轮步行足 (9)9.高仿真眼球 (10)10.坐姿驱动器 (10)11.弹性体液压肌肉的制备 (11)12.无机人类的产业构成与布局 (12)13.研发团队与研发对象 (13)14.无机人类与社会变革 (14)15.附录 (16)前言:这是一部关于类人机器人设计与制造的书,内容包括骨架结构,弹性关节,弹性体液压肌肉,电动液压驱动系统和人工智能及控制系统等。

与工业机器人不同的是;类人机器人主要加入人类生存环境,制造精度远低于工业机器人和机械臂。

既然是类人性质的产物,它的形体,重量,行为动作等设计严格遵照仿真原则。

此书的基本目的是促生无机人类的诞生,将自然人类从方方面面解放出来。

当今工业机器人的成熟技术派生出来的仿真机器人和机器狗已经达到相当的制造与控制水准。

但始终不能脱离传统的机械设计理念和材料应用,原因不外乎基础学科教育内容一致性的制约。

但制约并非绝对;日本和美国的性别仿真机器人开辟了新的方向,尽管其内核依然停留在机器狗的钢铁结构设计思路范畴。

《国为研发机构》主要宗旨是重点研发刚体和柔性或弹性体材料的结合应用。

根据长期的调查研究发现此类设计与应用相对稀缺,主要原因是理想的柔性和弹性体材料在市场上的出现较晚,早期品种和性能远落后于当下。

另外专业的教学研究几乎没有涉及。

从机会方面讲;轻质的仿真机器人正逢时机。

本书内容将延续并推进新方向上的仿真机器人的设计和制造,作者力求努力提供新的创意,从而引出繁花似锦的不分地域的更多无机人类品种。

骨架与肢体:软体类人机器人骨架必然首选轻质合金或树脂材料;从而获得类人的重量及灵敏度。

铝合金型材是不错的选择,它具有采购方便,容易加工和设计改造的特点,更适合样机开发。

关节采用聚氨酯铸造成型工艺,目的是利用其弹性,高强度及耐疲劳耐温等特点。

利用聚氨酯材料弯曲后弹性获得肢体复位可以部分或完全替代回转轴式关节设计结构,如此,更符合仿真效果。

下图是一个简单的骨架结构,根据简图;如下展开几个功能件的布置和工作性质。

从图中不难看出关节只有两类;肩关节和髋关节可以转动和弯曲,转动用于大幅度动作,弯曲应对小幅度动作。

弯曲设计使臂和腿可以执行向身体两侧的小幅度动作。

髋关节转动使抬腿和坐下得以实现,肩关节转动使抬臂得以实现。

膝关节仅仅是一块聚氨酯弹性体,其功能基本只有曲直两种的重复,侧弯可以加入选择性设计当中。

考虑到人体重心及运动平衡;髋关节以下材料可以采用较重的。

另外行走驱动电动液压系统安装于小腿和足部较为合理。

左右腿各自采取独立驱动,目的是实现转身功能。

根据实测人慢步行走时的足底离开地面的距离在2.5公分不失雅观,那么将足部行走设计成圆缺凸轮结构是最稳定的选择。

这样的设计;足底离开地面时凸轮不离开地面,但行走幅度取决于圆缺凸轮弧线长度。

弹性关节:下图是手指结构示意;骨骼采用树脂材料,关节采用聚氨酯。

实际整体聚氨酯模铸更好。

图中关节是嵌入的,关节两端的孔用于插入树脂销产生膨胀起到固定作用,图中设计是为了制作简单。

这里仅仅是设计方案的一种,但绝对不会采用现有的超重设计;如果将液压肌肉安装在小臂位置并通过拉线驱动手指弯曲,仿真手的重量必然比真人手轻,那么;此仿真机构的安全性就凸显了,这是类人机器人设计的重要指标。

减小仿真手的运动惯量可以优化类人机器人的性能。

至于关节的动作方向是液压肌肉挂点的问题;基本方案是将动作幅度按大小分为两种。

这样分解可以简化控制难度;原理是综合必然复杂,简化可以产生不必要的计算交集。

机械设计经验和人体肌肉数量指出;多点驱动是人体灵活性和形体运动艺术的物质基础。

实现软体类人机器人的仿真功能便可着眼于肌肉挂点设计和数量方面。

这方面是结构选型后工作量较大的部分并密切关联产品性能。

弹性体液压肌肉:弹性体液压肌肉是《国为研发机构》专门为软体机器人开发的仿生驱动原件,其结构非常近似人类肌肉单细胞。

通过单一管道将液压介质输入其内腔;弹性体液压肌肉会轴向收缩并拉动肢体骨骼同时弯曲关节并实现肢体运动。

全部肢体运动将基本采用同一驱动原理;不同的是肌肉大小要根据肢体尺寸和发力要求设计。

目前根据弹性体液压肌肉所需功能有四种不同结构的设计类型;主要有管状和带状结构两种,还有金属与弹性材料结合设计两种。

连接弹性体液压肌肉的压力介质驱动管路采用尼龙管自然具备高强度和轻质的特性。

接头采用永固方式将避免很多麻烦。

工程实践显示;可拆装设计会方便修理和更换,但永固式铆接,焊接或整体铸造却一劳永逸。

如何选择是一个普遍的依靠经验制定决策的问题。

上图是弹性体液压肌肉,专利公示号为:(CN 106965155 A)由于弹性体肌肉具备自回缩功能;肌肉内液压介质靠其自身回缩反作用力回流同时使肢体骨骼复位,其灵敏度和力度便简化成为关节材料弹性模量与截面设计调整的简单变量。

如此的好处是骨架设计部分脱离动力关节的考虑同时简化实验后的修改,或者说完全排除电动舵机驱动。

仅凭前述肢体骨骼和肌肉的材料特征,类人机器人在重量上是不会超过真人的。

弹性体液压肌肉的具体论述将在本书最后的附录中详解。

液压驱动装置:电动液压驱动系统的设计选择比较宽泛;相对简单动作的机器人,每个单一动作用一个胶囊泵联通肌肉组成独立的液压动作单元,采用一个电机驱动一组轮系并关联胶囊泵便可实现一套程序动作。

缺点是机械程序适用范围呆板,功能单一,这是八音盒式的设计,不能应对变化中的环境。

另外还必须采用双足配重解决跌倒问题;这是机器人产品的最大忌讳。

更好的系统是每一个或多个关联动作采用同一个专用伺服马达带动齿轮泵驱动液压肌肉,伺服马达通过蜗轮付连接齿轮泵获得自锁。

这样每个关节动作转矩及速率相对独立,自动化水准提高并可高度模仿真人行为,并可自动调整行走时身体重心。

人体解剖发现;人体的复杂行为及灵活度是通过三百多条肌肉执行的,这样看仿真机器人的肌肉数量对应的是行为仿真度问题。

这也是一个关系市场需求的问题,也是开发商的产品系列问题。

考虑自然人与机器的结合设计是创发的基准,在这方面我们是幸运的;因为自然史给我们提供了一个广泛丰富的参照模型。

自动化驱动系统:自动化驱动系统业已十分成熟;纯机械加伺服舵机类机器人开发实践中的现有AI控制技术直接移植是绝对可行的。

由于采用液压肌肉单独肢体驱动加整体行为数控方案,仅考虑某一肢体动作的话;其动量仅关联脉冲幅度和密度就简单多了。

下面按顺序理清一下;1. 脉冲电流驱动伺服马达。

2. 马达转数决定介质流量。

3. 介质流量决定肌肉收缩长度。

4. 肌肉收缩长度决定肢体动作幅度。

5. 一个设计动作完成后如果需要返回,自锁的蜗轮传动液压泵按前一参数逆转,依靠电机逆转同时介质回流发生关节弹性复位从而完成一套设定动作。

这是一种单独介质压力管路驱动,不带旁路回流管和控制阀体的方案。

另有一种更简单的柱塞泵液压驱动方式;采用直线电机直连柱塞,直线伺服电机驱动来的更直接,体积相对更小。

直线电机往复频率提高可以减小柱塞泵行程,这里直线电机是特制的圆柱形永磁多级电磁铁。

将一个脉冲同一个肢体运动幅度或摆角关联;我们控制人体动作的算术就简单了。

需要多少脉冲是可以任意追加或减少的,需要量值的人工输入记录在计算机的存储系统中并加入程序,需要自动运行时调取并执行记忆就行了。

这是机器人体适应给定理想实验条件的简单程序,真正需要的是自识别和可自学的AI计算机系统。

不过其难度因速度和适应环境不同,不会超过自动驾驶技术,况且这些都是现有的。

从技术上讲就是一个移植过程。

液压管路系统:既然采用了弹性体液压肌肉,全部液压管路就采用单线制,也就是介质从唯一管路进出。

如此优点首先是轻,其次是简单。

如果用管路分流代替液压驱动系统逆转,就必须在分流管路上加装电控阀体控制回流,这样会多出管路,电路,阀体和额外的电控单元,结果是挤占空间,增加重量等一系列问题,这是非必要情况下不必采用的。

凸轮步行足:凸轮步行足采用圆缺凸轮执行向前后行走动作,凸轮可以只用两个,它们不是完整的滚轮,其中轮子平面在足底触地时离开地面。

凸轮由电机驱动,每圈转动完成一个行走步长。

如果用软轴连接驱动凸轮;便可以将凸轮转向加入设计。

踝关节可以采取弯曲和转动的设计,目的针对的是人体行走和转身。

机器人行走时的抬脚动作将产生势能;利用这个能量可以采用柱塞泵或胶囊泵置于足底部,柱塞泵连接一个储能器,储能器连接伺服阀(伺服直线电机驱动控制的特制阀体)再通过管路连接用能装置。

例如:执行机器人面部表情或五官动作等。

高仿真眼球:高仿真眼球自身就是一个非常具有专利价值的高科技产品。

主体结构将采取半个玻璃球内置彩色液晶显示器,图像软件专业开发。

这样显然不必像人一样用肌肉活动眼球实现仿真效果。

开发一个独立的图像软件更可以产生高仿真效果并可任意无限更新。

一双充满灵性会说话的眼睛定将终极提高仿真机器人的逼真度。

坐姿驱动器:坐姿驱动器是执行坐下与起立的驱动单元,与行走不同的是其肢体动作幅度在90°范围,所以采用电机蜗轮驱动,目的是快速和自锁。

坐姿驱动器连接髋关节转轴也连接膝关节,这样同步性较好,至此;下肢自然会出现平行四边形框架设计,这个烧脑的问题需要具体研究。

坐立动作独立于行走动作,结构上可视为串连换挡关系。

由于坐姿驱动器使用频率不高,那么可以在设计中加入一个液压泵站用于驱动其它关节。

这是一个空间,效率和结构平衡利用优选问题。

也符合轻质简洁的设计原则。

弹性体液压肌肉的制备:制备材料仅仅采用弹性塑胶和低伸长率索线;两种材料的市场品种非常之多为弹性体液压肌肉的制备提供了太多设计选择。

索线材料最理想的是钢丝,因为这样弹性体液压肌肉更具有金属拉杆的特点。

塑胶的材料耐油耐温指标根据通入介质选择,种类包括;水,油或流动晶体等。

物理指标是不渗漏,化学和环境指标是不腐蚀不污染。

弹性体液压肌肉的制备工艺可参见下图示意:根据介质特性选择弹性胶管,复合设备关键零件有收拢环和分线环。

将弹性胶管和索线按图穿入其中,然后牵引复合后的产品即完成制作的组合工艺。

此后更重的是组合后的涂覆层;目的保证产品结构的使用寿命为主。

根据弹性体液压肌肉的回缩要求;图层或包覆层材料的弹性模量和厚度是控制回缩力的控制点,当然最好根据实验获得。

弹性体液压肌肉的专利要点就是定量环设计;定量环最简单的制作可以用绕线的方法,其间隔与肌肉直径有密切关系。

如图工艺可以产出任意长度的肌肉,每两个定量环的间隔部分是一个“肌肉单位”,它的收缩量是相对固定的,所以分切成几个“肌肉单位”根据驱动量要求选取。

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