結(jié)構(gòu)性仿生機器人系統(tǒng),如機械臂(robotic arm)、機械手(robotic hand)以 及機械腿(robotic leg),一般都具有人工關(guān)節(jié)(artificial joint)。通過人工關(guān)節(jié), 機器人的骨骼(連桿)被聯(lián)系在一起。這種連接的意義在于,機器人的肢體通過 人工關(guān)節(jié)可獲得期望的自由度。
柔性關(guān)節(jié)(flexible joint)是柔性機器人的部件或組成部分。柔性關(guān)節(jié)將使 機器人獲得更高的自由度。同時,柔性關(guān)節(jié)因其吸能作用,對于機器人系統(tǒng),特 別是移動式機器人系統(tǒng),具有防撞擊、防振動等保護作用。
2000年,Soviknes 和 Sætveit 在提交給美國專利局的專利申請報告中,公開 了一種柔性雪板機器人的設計[圖2.2(a)]2]。
柔性雪板機器人的軀干通過肘關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)與肢體連接在一起[圖2.2 (b)] 。 為了模擬人體的柔性限制(flexible limitation),Soviknes 和 Sætveit 設 計 了柔性的肘關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié),其中,彈性材料(elastic material)被用作人工肌肉 (artificial muscle)。人工肌肉通過肘關(guān)節(jié)將前臂與上臂連接在一起,通過膝關(guān) 節(jié)將下肢與上肢連接在一起。
柔性雪板機器人的柔性肘關(guān)節(jié)和柔性膝關(guān)節(jié)可自動地產(chǎn)生回彈力,從而使 其自動地預先調(diào)整沖雪(snow-boarding) 姿態(tài)。
(1)科學的目的。出于科學研究的需要(如仿生學研究的需要)而設計構(gòu)造柔性機器人系統(tǒng);(2)工程的目的。出于工程實踐的需要(如特定功能的需求及實現(xiàn))而設計構(gòu)造柔性機器人系統(tǒng)。
兩輪機器人的運動平衡控制問題涉及兩個方面,一是“平衡”,即姿態(tài)平衡控制的問題;二是“運動”,即運動軌跡控制的問題;兩輪機器人的運動軌跡控制問題,是其行進速度和行進方向的控制問題
底盤主要用于安裝或連接機體與輪系,攜帶和固定驅(qū)動系統(tǒng);機體可裝載各種電子設備;輪系通過輪軸或傳動機構(gòu)安裝在底盤的左右兩側(cè),分別由左電機和右電機驅(qū)動
矩陣傳感器網(wǎng)絡就能夠提供物體形狀的復雜數(shù)據(jù),這種信息分析技術(shù)叫做形狀識別 ,采用壓電元件的矩陣傳感器,能夠獲得物體作用力形成的映像
微型開關(guān)可能是接觸傳感器最經(jīng)濟和最常用的類型,護物體不受到過大的作用力;隔離式雙態(tài)接觸傳感器系統(tǒng)主要由雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)組成,重復度可達1μm, 分辨度為2 μm
金屬電阻型力覺傳感器測定電阻絲的阻值變化,就可知道物體的形變量,進而求出外作用力;半導體型力覺傳感器的應變系數(shù)可達100~200,尺寸小,靈敏度高,因而可靠性很高
由速度測量進行推演,這種方法很難獲得滿意的測量結(jié)果;已知質(zhì)量的物體加速度所產(chǎn)生的力是可以測量的;與被測加速度有關(guān)的力可以為電磁力或電動力,把方程式簡化為對電流的測量問題
直流測速發(fā)電機它傳送一個正比于受控速度的直接信號。這種傳感 器的選擇是由其線性度(可達0.1%)、磁滯程度、最大可用速度(達3000~8000r/min) 以 及慣量參數(shù)決定的
直線移動傳感器有電位計式傳感器和可調(diào)變壓器兩種;最常見的位移傳感器是直線式電位計,當負載電阻為無窮大時,電位計的輸出電壓u₂ 與 電 位 計兩段的電阻成比例
機器人工作站內(nèi)的傳感器主要用于間接提供中間計算結(jié)果或直接提供任務程序中任何延期數(shù)據(jù)值;一個非接觸式傳感器對能量發(fā)射裝置所產(chǎn)生的干擾往往是很敏感的
過硬件把相關(guān)目標特性轉(zhuǎn)換為信號;把所獲信號變換為規(guī)劃及執(zhí)行某個機器人功能所需要的信息,包括預處 理和解釋兩個步驟,這種信息可被反饋以修 正和重復該感覺順序,直至得到所需要的信息為止
傳感器遇到特定氣味會產(chǎn)生電阻或者頻率的變化,我們就是將這些變 化捕捉到,并轉(zhuǎn)化成能夠傳遞的電信號,然后對傳感器陣列傳入的信號進行濾 波、放大和特征提取