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柔軟的靈巧手的設計、製備及驅動

來源:CAAI認知係統與信息處理專委會      編輯:創澤      時間:2020/7/10      主題:其他   [加盟]

柔軟的人手,手指關節彎曲範圍更大,柔韌性更好也更加靈活。眾所周知鋼琴家的手就較為柔軟。近幾年由於軟體材料的發展,靈巧手也開始柔軟起來。例如柏林工業大學研製的軟體、欠驅動、柔性多指靈巧手、康奈爾大學研製的軟體多指靈巧手、北京航空航天大學研製的軟體多指靈巧手,以及清華大學孫富春教授團隊最新研製的變剛度柔性靈巧手等等。下麵我們就從設計、製備及驅動幾個方麵來一起了解柔軟的靈巧手。

1. 製備的新方法

近年來隨著軟體機器人研究的進步和新的製造方法的發展,人與機器人的交互方式也越來越安全,並為該技術開辟了新的應用空間。

現在已經可以直接打印出具有氣密複雜結構和硬部件的軟體機器人。[1] 選擇了使用接觸起電傳感器,這種類型的組件具有高拉伸性和靈敏度,可以讓機器人手指主動感知和實時感知其變形或反應。在此過程中使用3D打印也使團隊能夠使用多種材料,這樣大大縮短了打印過程所需的時間。通過接觸起電曲率傳感器和可拉伸電極的組合,研究人員開發的S-TECS傳感器成功地避免了與以往項目相同的集成複雜性。



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假肢腕關節和機器人腕關節優缺點對比分析

假肢需要直接的人類互動來發揮功能,而機器人手腕則完全是主動的,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製係統內完成的

串行腕關節與並行腕關節優缺點對比分析

具有相同數量自由度的設備之間進行比較時,串行機構往往比並行機構更長,對於串行機構,運動範圍和扭矩規格通常簡單地由執行機構的選擇和基本形狀幾何決定

機器人手腕的係列分享之三自由度手腕

3自由度人工手腕在某些方麵優於人類的手腕,如運動範圍或扭矩輸出。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

機器人手腕的係列分享之二自由度手腕

2自由度腕部由一個與旋轉器串聯的屈肌單元組成,形成一個U型關節。其中一種設備是OBRoboWrist ,它可以同時鎖住前旋和屈曲,當解鎖時,還可以通過轉動手腕上的項圈來調節運動產生摩擦阻力

機器人手腕的係列分享之二

旋轉器用於使終端設備沿前臂的縱向放出或滾動,而屈肌使終端設備彎曲或俯仰, OB棘輪式旋轉手腕,被動腕部裝置的鎖定也可以通過使用不可反向驅動的機構來實現

機器人手腕的係列分享之一

假肢腕設計的有效基準能夠做3自由度運動,即旋前/旋後、屈伸和橈側/尺側偏移,未受影響的腕關節,其最大活動範圍通常在76度/85度

移動操作機器人Centauro通過融合自身攜帶的多傳感器信息可實現自主移動和抓取操作

德國伯恩大學計算機學院研製的遙操作輪腿複合的移動操作機器人可通過遠程操作平台完成各種複雜操作任務

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中科院沈陽自動化所的Wang利用深度強化學習算法和視覺感知相結合的方法來完成移動機器人在非結構環境下的移動操作

一種基於層次強化學習的機械手魯棒操作

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ICRA2020論文分享:基於視觸融合感知的可形變物體抓取狀態評估

人類可以通過視覺和觸覺融合感知快速確定抓取可變形物體所需力的大小,以防止其發生滑動或過度形變,但這對於機器人來說仍然是一個具有挑戰性的問題

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