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迪士尼研究机器人公司开发下一代混合驱动器

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迪斯尼研究院的一组机械工程师和受邀的热心专家创建了一种具有新一代静液压驱动器的机器人，该静压驱动器可实现惊人的准确而流畅的人体运动模拟。设计中结合了气动和液压元件的创新驱动器能够为机器人的运动提供更高的运动精度，并能够精确地捕获和保持易碎物体。

支持机器人的电机活动的电机系统主要有两种类型：气动和液压。它们中的每一个都有其独特的优势，但也面临着许多技术局限性，这些局限性最终决定了机器人做出的反馈和控制动作的水平。

因此，液压系统可以赋予任何机械大力士力，提供足够高的运动精度，并为实现和灵活配置反馈提供了机会。同时，此类系统不紧凑且笨重，100％依赖于外部电源。一个简单而可靠的气动系统不需要外部电源，但是对电缆线路和电机的布局施加了相当严格的限制，显示出较差的反馈质量，并提供了最少的控制选项。根据显示的功能级别，电气系统处于中间位置。

创建混合驱动器的迪士尼研究院的研究人员团队已经非常熟悉使用最先进的技术（包括Microsoft Kinect，华硕的Xtion Pro Live等）创建机器人的专业社区，该公司的工程师在2012年推出了他们的机器人，该机器人可以与人巧妙地投掷球。年。



另一个例子是日本工程师的机器人，他们能够用一只手准确，快速地玩弄，这是开发人员在2012年IEEE机器人与自动化国际会议（2012年IEEE机器人与自动化国际会议，ICRA）上演示的。



现在，由东北大学的约翰·P·惠特尼（John P. Whitney）领导的迪斯尼研究工程师团队开发了一种独特的液压气动驱动器，该驱动器结合了仍单独使用的气动和液压系统的优点。在新的驱动器中，不是通过一对液压阀完全控制关节，而是通过液压执行在给定方向上的运动，而通过气动执行返回其原始位置的操作。该解决方案使我们能够显着简化驱动器的设计，并利用气动功能（作为附加的阻尼器）为运动提供更高的平滑度和自然度。

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工程师建议的混合动力驱动器使用单引擎，大大简化了液压系统。结果，整个设计变得快速，简单和准确。与在清洁液压系统上运行的机器人系统相比，所提出的混合动力系统的另一个优势是无需严格依赖电源。系统气动部分中剩余的压缩空气供应可能会执行一些有限的有用工作。因此，在供应实验室无法正常工作的情况下，具有类似驱动器的机器人外科医生将能够将带有仪器的手臂返回到其原始位置，从而使外科医生可以自由进入患者的身体。

对于台架测试，工程师准备了最简单的没有下肢的混合动力原型系统。类人机器人的上部有两个机械手，每个机械手有四个自由度。微型立体摄像机安装在机器人的头部，为机器人提供了与环境视觉接触的可能性，并且在切换到远程控制的情况下，可以将真实的图像传输给操作员。

借助特殊的手持控制器提供反馈，可以对机器人进行远程控制。因此，操作员戴上虚拟现实头盔，“擦掉了他和机器人之间的界线”。在这种情况下，后者可以准确地重复人的动作，并且人可以看到发生在机器人摄像头前方的一切。重复动作的精确度和反馈的分辨率使得使用机器人手操作的人将能够将针穿入眼睛并执行类似的超精密操作。同时，移动速度，反应速度和协调程度足以进行快速操作-抓住抛出的球等。

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迪士尼研究副总裁兼卡内基大学机器人学教授杰西卡·霍金斯说：“新的混合驱动器使机器人具有令人难以置信的平滑度和运动速度，使其能够操纵易碎物体，与人或动物互动以及执行非常精细的操作。” Melone，“现在，机器人只能在远程控制的帮助下工作。但是他可以在保持机械运动的所有参数的同时，以自动模式运行。我们的专家已经在朝着这个方向努力。”

开发人员打算在斯德哥尔摩举行的IEEE国际机器人与自动化大会ICRA 2016（IEEE机器人与自动化大会）上，详细介绍新型混合驱动器，其特性以及在机器人技术中的应用前景。



来源

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN394609/

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