在介绍迪士尼的气-液混合驱动交互机器人之前,先了解其它两款机器人。
丰田公司最近公布了其第三代人形机器人,可跟随操控者完成各种动作,且人能同步感受到机器人所受外力。
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该款机器人还能跟踪控制者肢体运动,完成高难度动作。
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另外,通过佩戴头显设备,操纵者还可获取机器人的第一视角,以方便操控。
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另一款是利用气动方式驱动的民间DIY挖掘机模型。。。
挖掘机技术哪家强(来自网络)
问题来了,将机器人的人为操控方式和DIY模型的驱动方式融合在一起会怎么样???
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※※气–液混合驱动机器人※※
迪士尼研发了一款同样能跟踪操控者动作的交互机器人Jimmy。
Jimmy机器人原型[2]
看视频感受一下
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Jimmy机器人采用气-液混合驱动的方式,如图所示
气-液混合驱动原理[1]
运动原理:该气-液混合驱动系统包含两种流体——液体和空气,是一个力封闭系统。推动主动端的操纵杆,力会通过液体经管路传递到另一侧,带动从动端操纵杆移动,该过程中两侧操纵杆推动齿带带动关节(齿轮)转动。
机器人关节[2]
Jimmy机器人身上所有关节均采用以上结构,关节转动角度范围为±135度。
关键技术:
1. 液体腔(上图中黑色粗管)用于传递动力;空气腔(上图中红色细管)用于柔顺缓冲,起到弹簧阻尼作用。当机械臂急停时,空气腔空气的可压缩性起到缓冲功能,如果两腔全是液体,驱动系统刚度大,会导致急停冲击大,从而产生抖动。
滚动隔膜 [1]
2. 滚动隔膜作为密封元件,质地柔软且耐用,让操纵杆处于低摩擦状态,大大减小活塞运动阻尼,提高响应速度。
穿针引线[2]
3. 流体腔流体压力推动操纵杆使齿带拉紧,消除了齿带与齿轮间隙,有助于提高响应速度和控制精度。两种流体腔内压力相等,都等于最大承载压力的一半——给空气腔适当压力可提高空气腔刚度,同样有助于提高响应速度。
齿轮-齿带结构[1]
4、利用液体对力的传递作用,操纵者能够感应到机器人手臂所受到的力,实现触觉反馈。要实现自动控制,需增加液压力传感器测流体压力变化,从而感知机器人的受力。
人为操控[2]
5、机器人视觉摄像头实时跟随操纵者头部运动,操纵者可同步获取机器人周围环境信息。
以上关键技术可让整个气-液混合驱动系统更快、更精确、更平滑地动作,实现机器人和操纵端的同步运行。
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目前,Jimmy机器人还需人为控制,仅具娱乐性,适合应用在人形机器人的交互中,但是未来的设计可能会实现全面的自动化。
※※迪士尼机器人的未来※※
最近几年,迪士尼专门成立迪斯尼研究中心致力于发展机器人方向,让迪士尼乐园的娱乐性更上一层楼。
例如,为了用机器人替代工作人员来扮演卡通人物,迪斯尼拟开发柔性人形机器人。其身体柔软,可以与人接触互动,跟“大白”相似。
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机器人柔软皮肤
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单腿跳动机器人
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还有用两个螺旋桨作为驱动、调整螺旋桨角度控制前进速度的机器人,利用负压作用还可让机器人在墙面上行走。
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参考文献:
[1] Whitney J P, Glisson M F, Brockmeyer E L, etal. A low-friction passive fluid transmission and fluid-tendon softactuator[C]//Intelligent Robots and Systems (IROS 2014), 2014 IEEE/RSJInternational Conference on. IEEE, 2014: 2801-2808.
[2] https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/disney-robot-with-air-water-actuators
原创文章,作者:宫华胜,如若转载,请注明出处:https://www.ihydrostatics.com