机器人手臂

时间:2024-08-29 01:16:34编辑:奇事君

机器手臂与人手臂的区别

1、有肉和没肉
2、可控和不可控
BRL是英国西英格兰大学和布里斯托尔大学联合成立的机器人实验室,受英格兰高等教育基金管理委员会资助,也是英格兰最大的机器人实验室。该实验室主要研究先进机器人和自动化系统。实验室主任Chris Melhuish教授表示:“服务机器人有一些矛盾的地方——如果一个机器人好到可以让人使用,它同时也就会强大得足以产生危险。因此,我们必须有一些物理和行为上的安全系数,使得机器人在这些系数之下是受控的。”


要使机器人的手臂具有人臂一样的功能,最基本的条件就是要像人一样具有腕、肘及肩关节等类似的动作。据英国《工程师》杂志报道,BRL研制了一个手臂组装件,包括上半身和两条手臂,每条手臂安有人类所有的关节,可以完全自由地活动。手臂会从手指的触觉传感器收到反馈信息。BRL的人形机器人手臂组装件是一个装有多个传感器、制动器和微处理器的系统,通过控制器局域网(CAN)界面相互联系。从手指到肩膀的每个制动器都受控才能保证整体运动类似人类。CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。


多数动物的触觉器是遍布全身的。对人来说,触觉是除视觉以外接受外界信息量最多的感官。但是,视觉系统造价昂贵,控制复杂,因此,给机器安装上恰当的触觉传感器具有重要意义。在具有类人外表的同时,BRL研制的控制系统必须能够利用系统中的强交叉耦合,允许粗糙的运动和精细的手指尖的微制动。手和手指上有关力量、温度和表面形状、质地的传感器得到的信号必须保证安全,并与外界交互。控制系统还必须在粗糙的高能制动和精细的手指尖微制动间寻求平衡,以保证可以更真实地模仿人类的特点。另外,控制系统还要考虑机器人的实际限制,比如,通过一个CAN实现高度分散的特征之间的联系。


人在移动时省力的最好办法就是使肌肉的作用力最小化,这也是BRL的研究人员想让机器人具备的。因此,他们必须测量人类的肌肉运动,并为机器人建模。在布里斯托尔大学,有一位教师进行的研究就是利用传感器测量人类和动物的运动。实验室机器人类人控制途径研究的负责人Guido Herrmann博士说:“我们正好可以从他的数据中得到想法,并把他的数据转化为我们自己的运动法则。”


据Herrmann介绍,分散的控制系统给研究人员造成了众多挑战。如每个制动器和传感器都只有有限的数据,但研究人员需要控制所有数据。由于控制系统受限于电线可以传送的信息量,因此需要在各部位就地进行决策。Herrmann使用了分布式智能和多层抽象层的方法来克服这个限制。


从一条手臂开始,研究人员打算模仿整个机器人的动力学原理,然后设计像机器一样运作快速的控制器。之后,在两只手臂内植入相互作用的两条CAN数据传送线,然后加入更多分散的传感器。这一项目的最终目的是要发明新办法,使得机械手臂可以根据它们读到和理解的文本指示内容完成任务。Melhuish说:“如果你给机器人读一个悲伤的故事,它应该可以辨别出你悲伤的表现,并能作出相应的回应。如果两个人一起完成一项任务,如一起倒咖啡,一个人拿杯子,另外一个人倒。这个动作很容易观察到,但是动作和交互作用很难在机器人身上实现,要作大量努力。”


“不需要坐在500米开外看他做动作,我们要和它交流。”Melhuish说,“我们的机器人要设置内容,而不仅仅是展示机械。正如你手把手地教孩子如何切面包,我们想要教机器人如何工作。”


机器手臂和机器人是一个概念吗

  机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置,在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同,但它们都有一个共同的特点,就是能够接受指令,精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。

  机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。


一般工业机器人的手臂有3个自由度,即____ 、____和 翻转运动。

一般工业机器人的手臂有3个自由度,即伸缩、升降(或俯仰)和翻转运动。工业机器人机械手臂的运动不同于人的手臂运动。虽然机器人关节的自由度较少,但它们可以通过更大的角度移动。例如,关节式机器人的肘关节可以向上或向下弯曲,而人只能相对于直臂位置向一个方向弯曲肘关节。许多应用不需要铰接(或外旋)几何的臂。简单的几何形状涉及棱柱或滑动关节往往是足够的。棱柱关节和旋转关节代表一个普遍的螺钉的相反的极端。在旋转关节中,螺距为零,约束关节纯旋转。在棱柱关节,间距是无限的,约束关节纯滑动运动。由于滚珠轴承的强度高、摩擦小、可靠性好,所以常选用回转接头。允许平移和旋转相结合的关节(如丝杠)通常不用于连接工业机器人机械手臂的连杆。机械手按其结构中所使用的关节组合而分为几类。笛卡尔几何臂(有时称为龙门起重机)只使用棱形关节,并可以达到任何位置在其矩形工作空间的笛卡尔运动的联系。将直角坐标臂的腰节改为旋转关节,形成圆柱形几何臂。这个机械臂可以通过旋转和平移的组合达到其圆柱工作空间(厚壳圆柱)中的任何一点。工业机器人机械手臂重要的特点是重量与最大负载比。所述比率的最小化只能通过减少机器人操作器的重量来实现。这也将增加有效载荷能力。然而,这将必须在不严重损害静态刚度或最大允许偏差的个别联系。但在当今经济形势下,工业机器人的重量及其对初始和运营成本的影响,无论是制造商还是最终用户都非常关注。

球坐标型机器人的手臂按球坐标形式配置。它的运动有()个直线和()个转动构成。

球坐标型机器人的手臂按球坐标形式配置。它的运动有1个直线和2个转动构成。工业机器人的坐标形式有直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。1、直角坐标/笛卡儿坐标/台架型(3P) 这种机器人由三个线性关节组成,这三个关节用来确定末端操作器的位置,通常还带有附加道德旋转关节,用来确定末端操作器的姿态。2、圆柱坐标型(R3P) 圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置,再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单;直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力;能够伸入型腔式机器内部。3、球坐标型(2RP) 16 球坐标机器人采用球坐标系,它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置,再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。4、关节坐标型/拟人型(3R) 关节机器人的关节全都是旋转的,类似于人的手臂,是工业机器人中最常见的结构。5、平面关节型 这种机器人可看作是关节坐标式机器人的特例,它只有平行的肩关节和肘关节,关节轴线共面。

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