機(jī)器人學(xué)專家、日本早稻田大學(xué)的加藤一郎教授說過:“機(jī)器人應(yīng)當(dāng)具有的最大特征之一是步行功能”。在科幻小說和電影中,機(jī)器人都是具有像人一樣外形、體能比人強(qiáng)大、可以受人操作的一種機(jī)器。但在各地活躍的工業(yè)機(jī)器人或是大多以工業(yè)機(jī)器人為主,工業(yè)機(jī)器人是為生產(chǎn)而設(shè)計的,為了適應(yīng)各種不同的應(yīng)用現(xiàn)場,其形狀多種多樣。仿人機(jī)器人不同一般意義上的工業(yè)機(jī)器人,它是一種形狀與人類似、具有移動功能、操作功能、感知功能、記憶和自治能力能夠與人交流的一種智能機(jī)器。
;{)@ghD F@*r%[S/ 目前,中國機(jī)器人應(yīng)用范圍遍及汽車、工程機(jī)械、電子和電氣裝配以及家電等行業(yè),形成了弧焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人等及周邊裝備系列產(chǎn)品,而仿人機(jī)器人在國內(nèi)還是一個新鮮事物,僅有少數(shù)的院校涉足這個領(lǐng)域。2002年年底,北京理工大學(xué)研制的仿人機(jī)器人BHR-01通過驗(yàn)收,是目前國內(nèi)仿人機(jī)器人研究的重大突破。作為工業(yè)機(jī)器人,人們對其的要求更多的是在功能方面,這種機(jī)器人以各種各樣的形象存在于這個世界上。以模仿人類為目的的仿人機(jī)器人在外觀大都與人類相仿。作為仿人機(jī)器人的外殼,其作用是使仿人機(jī)器人的外觀更易為人類所接受,盡可能地隱藏它的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制部分,同時具有防塵作用。
#| e5 ]H@uuPT! 仿人機(jī)器人的外殼設(shè)計與軟硬件平臺選擇
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g_?.XZc[ ]r{#268 外殼設(shè)計
ki/Lf4 =P+wp{?AN| 仿人機(jī)器人是由許多關(guān)節(jié)構(gòu)成,目前國際上先進(jìn)的仿人機(jī)器人的自由度都在30個以上,在運(yùn)動時,它的各個關(guān)節(jié)必須互不干涉,設(shè)計外殼必須是在充分了解仿人機(jī)器人整體機(jī)構(gòu)及其所有自由度的基礎(chǔ)上進(jìn)行。所以設(shè)計仿人機(jī)器人外殼時,不是簡單地一件象衣服一樣的殼子把它包起來。在設(shè)計時應(yīng)考慮以下問題:
&cv/q$W4 V:$1o (1)安裝外殼后的仿人機(jī)器人不能影響原來的自由度。這要求對應(yīng)每一個自由度至少有一個外殼,相鄰的有相對運(yùn)動的關(guān)節(jié)之間必須有足夠的空間,在外殼設(shè)計時一定要考慮使外殼盡可能與原零部件緊貼。
_\V{X}ftqa (2)盡可能減少外殼的重量。仿人機(jī)器人的重量與其運(yùn)動平穩(wěn)性和自如性的關(guān)系緊密,無論從機(jī)構(gòu)設(shè)計還是選材上,各國的機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)都力圖減輕仿人機(jī)器人的重量,從而進(jìn)一步開拓機(jī)器人動作范圍。因此在進(jìn)行機(jī)器人外殼設(shè)計時,在保證外殼與本體連接的前提下,應(yīng)考慮盡可能選擇較輕的材料。
kTe<1^,m (3)在保證功能的前提下,外殼設(shè)計應(yīng)考慮美觀。
hQRc,d6x5 (4)方便拆裝。
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