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創(chuàng)澤機器人
CHUANGZE ROBOT
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驅(qū)動器外置型機器人靈巧手特點

來源:國金證券     編輯:創(chuàng)澤   時間:2023/8/1   主題:其他 [加盟]

驅(qū)動器外置靈巧手有兩個優(yōu)點:

第一,驅(qū)動器外置使得機械手本體的設(shè)計可以在足夠的空間內(nèi)展開,從而使得靈巧手的外觀設(shè)計更加擬人化,手指本體更加纖細。

第二,驅(qū)動器選 型可以更加自由,可以采用更大的驅(qū)動電機,從而增大手指的輸出力。

驅(qū)動器外置靈巧手的典型代表產(chǎn)品包括美國的 DARPA Extrinsic 靈巧手、NASA(美國宇航 中心)和 GM(通用公司)聯(lián)合研制的 Robonaut 2 靈巧手。

DARPA Extrinsic 靈巧手由美國國防部研制,該手具有 5 個手指,其電機和傳動系統(tǒng) 都集成在前臂,被稱為 Cobot。前臂 Cobot 由 1 個 30W 的動力電機和 15 個操縱電機 組成。動力電機是 Cobot 的主驅(qū)動元件,沿該電機的輸出軸布置著 5 個圓盤,每個圓 盤內(nèi)都集成有 3 個 CVT 裝置。CVT 裝置由操縱電機、位置傳感器、動力傳動球、操縱 輥和同步齒輪組成的,能夠根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)矩和速度。

Robonaut 2 是 NASA 和 GM 聯(lián)合研制的靈巧手,該手有 18 個活動關(guān)節(jié)、12 個自由度, 手與腕部的所有電機和電路以及電源線和來自上臂的通訊都集成在前臂內(nèi),其中,電 源線有 6 根。手的有效負(fù)載超過 9kg,手指在充分伸展時可以承受 2.25kg 的指尖力, 指尖速度超過 200mm/s。

驅(qū)動器外置靈巧手也有兩個缺點:

(1)驅(qū)動器與手本體之間距離遠,必須借助腱實現(xiàn)兩者 的連接,傳感器獲得信息并不能反映靈巧手手指關(guān)節(jié)位置和關(guān)節(jié)驅(qū)動力,增加了控制器設(shè)計的難度。

(2)可維護性差,當(dāng)某跟腱斷裂時,必須進行靈巧手整體的拆卸,工作量大。






機器人多指靈巧手經(jīng)歷了三個階段

第一階段是從 20 世紀(jì) 70 年代—20 世紀(jì) 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;第二階段是從 20 世紀(jì) 90 年代到 2010 年

機器人靈巧手是指數(shù)≥3,自由度≥9 的末端執(zhí)行器

靈巧手是機器人操作和動作執(zhí)行的末端工具,滿足兩個條件:指關(guān)節(jié)運動時能使物體產(chǎn)生任意運動,指關(guān)節(jié)固定時能完全限制物體的運動,定義靈巧手是指數(shù)≥3,自由度≥9 的末端執(zhí)行器

智能類人機器人特斯拉擎天柱 (Optimus) 執(zhí)行機構(gòu)分析

特斯拉公布了 6 種規(guī)格的執(zhí)行器,旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器采用諧波減速器+電機的方案,線性執(zhí)行器采用絲杠+電機的方案,對于手掌關(guān)節(jié),其采用了空心杯電機+蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)

人形機器人前主要聚焦于運動控制能力的提升

人形機器人有更強的柔性化水平,更好的環(huán)境感知能力和判斷能力,首要需要解決的問題是如何實現(xiàn)像人一樣去運動,能夠兼顧可靠性

特斯拉機器人軀干共有28個關(guān)節(jié)

28個執(zhí)行器分別為肩關(guān)節(jié)(單側(cè)三自由度旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))6個,肘關(guān)節(jié)(單側(cè)直線關(guān)節(jié))2個,腕部關(guān)節(jié)(單側(cè)2個直線+1個旋轉(zhuǎn))6個,腰部(二自由度旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié))2個

機器人關(guān)節(jié)電機核心指標(biāo)是功率密度

無框力矩電機沒有外殼,可以提供更大的設(shè)備空 間,中間是中空形式的,便于走線;在設(shè)計中,可以使整個機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比

腿足式機器人伺服驅(qū)動器方案-三種伺服驅(qū)動器

型伺服驅(qū)動器有三種類型,分別為常規(guī)伺服驅(qū)動器,SEA 伺服驅(qū)動器,本體伺服驅(qū)動器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅(qū)動板,制動器組成

控制系統(tǒng):智能機器人的神經(jīng)系統(tǒng)

控制系統(tǒng)根據(jù)指令及傳感信息,向驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出指令,控制其完成規(guī)定的運動,控制系統(tǒng)主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成

智能服務(wù)機器人三種驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)缺點比較

電機驅(qū)動控制手段先進,速度反饋容易,絕大部分機器人使用電機驅(qū)動;液壓驅(qū)動體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅(qū)動方案;氣動驅(qū)動安全性高,應(yīng)用于仿生機器人等

智能服務(wù)機器人的動力裝置-驅(qū)動系統(tǒng)

根據(jù)能量轉(zhuǎn)換方式的不同,機器人的驅(qū)動方式可分為電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣動驅(qū)動等;現(xiàn)有的絕大多數(shù)人形機器人采用電機驅(qū)動

仿人形機器人核心零部件:零部件數(shù)量更多,質(zhì)量要求更高

仿人形機器人既需要極強的運動控制能力,其核心 構(gòu)成包括驅(qū)動裝置(伺服系統(tǒng)+減速器),控制裝置(控制器)和各類傳感器,數(shù)量和質(zhì)量要求可能更高

人形機器人技術(shù)進展小結(jié),續(xù)航1-3小時,行走3km/h

現(xiàn)階段的人形機器人已經(jīng)可以穩(wěn)定地雙足行走,實現(xiàn)了自動導(dǎo)航避障功能,可以基于感知信息進行一定程度的自主行動
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驅(qū)動器外置型機器人靈巧手特點
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