轻量仿生机械臂(仿人机械臂)

海潮机械 2023-01-17 18:12 编辑:admin 126阅读

1. 仿人机械臂

人类模仿生物的特殊本领研制出了很多东西:模仿大象鼻子的机器人手臂、源自蝙蝠的太阳能侦察机、鸟类头骨帮助科学家研制出更轻更坚固的建筑材料、子弹头列车设计灵感来自翠鸟的喙等等。

人们发现,一些关于植物和动物的相类似的功能,实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美。

仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能。这个思想在生物学和技术之间架起了一座桥梁,并且对解决技术难题提供了帮助。

2. 仿人机械臂运动规划

你好,刚看到你的问题“人类仿照动物制造了那些机器”这么问其实有点突兀,我想你想问的是人们利用“仿生技术”都做了那些机器吧。

回答问题前先来解释下什么是“仿生技术”,人们发现,植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美,实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。人类试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能,这种技术就叫“仿生技术”。解释清楚了就不难发现,我们的身边随处可见东西几乎都利用了这一技术。

人类发明了电灯,但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光,其余大部分都以热能的形式浪费掉了,而且电灯的热射线有害于人眼。人类又把目光投向了大自然,在自然界中有许多生物都能发光,如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等,而且这些动物发出的光都不产生热,所以又被称为“冷光”还有电鳐与伏特电池、蝙蝠的声波发明了雷达、竹蜻蜓的灵感发明了直升机、船桨模仿的是鱼的鳍、仿照水母耳朵设计了水母耳风暴预测仪、等等

3. 仿人机械臂自由度的计算

机械手臂根据结构形式的不同分为多关节机械手臂,直角坐标系机械手臂,球坐标系机械手臂,极坐标机械手臂,柱坐标机械手臂等。

水平多关节机械手臂一般有三个主自由度,Z1转动,Z2转动,Z移动。通过在执行终端加装X转动,Y转动可以到达空间内的任何坐标点。直角坐标系机械手臂有三个主自由度。X移动,Y移动,Z移动组成,通过在执行终端加装X转动,Y转动,Z转动可以到达空间内的任何坐标点。

从驱动上来讲,主要采用的是液压驱动,即采用液压缸来驱动手臂运动。也可采用气动、电机传动等形式。

下面针对不同类型的机械臂,了解一下它们的自由度结构。

1、太空机械臂

以太空机械臂为例,一般它分为舱内机械臂和舱外机械臂两大类。一般舱内机械臂尺寸不大。对于舱外机械臂而言,一般从几米到几十米。针对不同的任务需求,自由度从5个到10个不等。通过利用机械臂的定位功能,通过不同形势手爪的使用,可以完成对于航天器舱内和舱外不同目标的拾取、搬运、定位和释放。

2、工业机器人机械臂

在工业机器人领域,设计中一般采取6个自由度。前三个自由度用来确定位置,后三个来确定姿态,实现机械臂的控制。6个自由度分别为:沿x轴平移,沿y轴平移,沿z轴平移,绕x轴转动,绕y轴转动,绕z轴转动。

一个基准面与工件底面重合,限制了工件沿z轴平移,绕x轴转动,绕y轴转动3个自由度;

二个基准面又与工件后侧面重合,限制了工件沿x轴移动,绕z轴转动2个自由度;

三基准面与工件另一个侧面重合,就把剩下的最后一个自由度:沿y轴移动限制了。

3、手术机器人机械臂

在医疗领域,不同于普通机器人机械臂,手术机器人的机械臂往往需要很高的精度。手术机器人的机械臂运动过程中,机械臂必须实现平稳顺滑,能够快速响应指令。一般手术机器人结构需要根据手术环境来调整,这样才能满足手术的不同要求。

达芬奇外科手术机器人的系统中的每一个机械臂具有7个自由度。其中,每个微器械具有独立的4个自由度,机械臂提供3个自由度,这样器械末端具有7个自由度。整体来说,其具有很高的灵活性。

一般来说,随着机械臂的自由度增加,运动灵活性会增加。但是,自由度却并非越高越好。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(不包手指的抓取动作)。

4. 仿人机械臂拆装

中国天宫空间站天和核心舱的小柱段底部就安装了一条这样的机械臂,它的展开长度达10.2米、有2段长的臂杆和7个活动关节,具备7个自由度,甚至比人的胳膊还灵活;机械臂自身质量为738千克,却能承载25吨重的物体,因此被许多网友尊为“牛臂”。

“牛臂”之牛绝不只体现在“大力出奇迹”上,中国机械臂不仅能扳动几十吨重的实验舱、辅助航天员太空行走,它还能根据任务要求全自动地在空间站外“爬行”转移,抵达空间站的任何位置完成工作。

空间站机械臂的“爬行”动作很像一种飞蛾的幼虫尺蠖[chǐ huò],尺蠖在爬行的时候先是尽量伸长躯体、固定前足、弓起身体后足着地、然后再伸展身体,如此往复。凭借这一技能尺蠖可以爬得很快,至少比其它大多数毛毛虫要快许多。

与其说机械臂在太空移动是借鉴了尺蠖爬行的仿生学原理,倒不如说它更像一个两条腿的分规。你需要先将一条腿“钉”在地板上再移动另一条腿去寻找下一个支点。

机械臂的支点在哪里呢?它就是空间站表面事先安装好的“锚点”,中国空间站表面的“锚点”被称作适配器。机械臂的每一次移动都需要先找到适配器的位置,将插头连接到适配器上,再松开另一个插头往前“走”。

5. 仿人机械臂肘关节为什么是球销副

外骨骼技术的原理是通过传感器来收集使用者的活动信息,这些信息传递给信息处理器进行处理,然后启动相应的机械部件来输出能量。

在动力外骨骼中可以使用的传感器种类很多,包括角辨向器、肌电传感器、地面传感器、肌肉压力传感器等等。

同样,用于输出的机械系统也有很多选择,目前液压系统和气压系统是比较常见的。当人弯曲手肘时,上臂的肌肉纤维组织会紧靠在一起,从而牵动肌键运动,直观表现就是肌肉隆起。

6. 仿人机械手臂

鹰:双手向两边张开,从肘关节,腕关节到指尖依次连贯的做,翅膀扇动的动作,一支腿吸起来到小腿部位,身体向前倾,头向前看。

原地做,流动做,侧身做,背面做等 。女孩:

1.跑跳时,头向两边摆动;

2.两手食指指脸颊晃头;

3.手臂抬起前后晃动摆头;

4.双手遮脸害羞;

5.跺脚哭双手横放在眼睛上,6.梳辫子,带花等。以上这些姿态是根据生活中所观察到的动作,用舞蹈的形式给以加工,变化,让这些动作更具有艺术欣赏力,可以举一反三,不断变化让就会有很多的动作涌现出来。

7. 仿人机械臂设计

1、人工冷光

科学家通过萤火虫的光,发明了一种不伤眼的光人工冷光。由于这种光没有电源,不会产生磁场,因而,可以在生物光源的照明下,做清除磁性水雷等工作。

2.水母耳风暴预测仪

3.探路仪

根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成。

4、蝴蝶与卫星控温系统

当人造地球卫星在太空中受到强烈的阳光照射时,卫星上的各种精密仪器仪表很容易“烘烤”或“冻结”。蝴蝶的体表上长出一层薄薄的鳞片,用来调节体温。科学家们仿照蝴蝶翅膀的结构,为人造卫星的太阳能表面设计加载了一种和蝴蝶鳞片相仿的控温系统。

5、长颈鹿与宇航员

长颈鹿之所以能将血液通过长长的颈输送到头部,是由于长颈鹿的血压很高。据测定,长颈鹿的血压比人的正常血压高出2倍。这样高的血压为什么不会导致长颈鹿患脑溢血而死亡呢?这和长颈鹿身体的结构有关。长颈鹿血管周围的肌肉非常发达,能压缩血管,控制血流量。

科学家由此受到启示,在训练宇航员对,设置特殊器械,让宇航员利用这种器械每天锻炼,以防止宇航员血管周围肌肉退化;在宇宙飞船升空时,科学家根据长颈鹿利用紧绷的皮肤可控制血管压力的原理,研制了飞行服“抗荷服”。抗荷服上安有充气装置,随着飞船速度的增高,抗荷服可以充入一定量的气体。

8. 仿人机械臂建模设计论文

2008年,陈小平选择家庭服务机器人为长期研究目标,进入自主创新阶段。最初,团队在机器人移动底盘上加装了一款进口的机械手臂,但发现手臂太短,且存在安全性、灵活性不足等问题。

团队尝试自己做一款手臂。他们研发了一款刚性机械臂,每个关节上有一套电机、减速器、控制器。但重量和成本都很高,一台机器人成本至少30万元。

“我们决定研发一种更灵活、更安全、更轻的柔性手臂。”陈小平回忆,当时论文和书本里都找不到相关案例,只能从零开始。

经过无数次尝试,2013年,他们终于发现气动蜂巢结构可以满足相关特性。但这种结构在现实世界中并不存在,只能自己手工制作。最初,团队造出的手臂十分简陋,只能“动一动”,没法完成更复杂的动作。

2014年,陈小平扩大了实验室软体机器人组规模,团队成员不断改进控制算法,相继攻克手臂抖动等技术难题。

2016年,团队研发的气动蜂巢网络软体执行器可实现三维空间内对不规则物体的操纵。2017年,陈小平在团队增设柔性手爪研究组,自主研发了刚柔合一的机器人柔性手爪,可抓握多种形状、尺寸和材质的物体,突破了刚性手爪的局限性。

据悉,服务机器人技术在智能制造、医疗康复,家庭服务等领域有巨大研究价值和广泛应用前景。比如,让机器人为不同形状的产品进行表面打磨;对高铁、动车、地铁车厢进行无死角喷涂;或是给卧床的老人喂饭。