测·控领域专业互动媒体平台
推动测试测量,检测诊断,传感物联,遥测自控智能化发展
当前位置:CK365测控网 > 技术中心 > 相关知识 >

仿人机器人外壳的设计

2013-05-28 13:56:06

机器人学专家、日本早稻田大学的加藤一郎教授说过:“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能”。在科幻小说和电影中,机器人都是具有像人一样外形、体能比人强大、可以受人操纵的一种机器。但在各地活跃的产业机器人或是大多以产业机器人为主,产业机器人是为生产而设计的,为了适应各种不同的应用现场,其外形多种多样。仿人机器人不同一般意义上的产业机器人,它是一种外形与人类似、具有移动功能、操纵功能、感知功能、记忆和自治能力能够与人交流的一种智能机器。

目前,中国机器人应用范围遍及汽车、工程机械、电子和电气装配以及家电等行业,形成了弧焊机器人、搬运机器人等及周边装备系列产品,而仿人机器人在国内还是一个新鲜事物,仅有少数的院校涉足这个领域。2002年年底,北京理工大学研制的仿人机器人BHR-01通过验收,是目前国内仿人机器人研究的重大突破。作为产业机器人,人们对其的要求更多的是在功能方面,这种机器人以各种各样的形象存在于这个世界上。以模仿人类为目的的仿人机器人在外观大都与人类相仿。作为仿人机器人的外壳,其作用是使仿人机器人的外观更易为人类所接受,尽可能地隐躲它的机械结构和控制部分,同时具有防尘作用。

仿人机器人的外壳设计与软硬件平台选择

外壳设计

仿人机器人是由很多关节构成,目前国际上先进的仿人机器人的自由度都在30个以上,在运动时,它的各个关节必须互不干涉,设计外壳必须是在充分了解仿人机器人整体机构及其所有自由度的基础上进行。所以设计仿人机器人外壳时,不是简单地一件象衣服一样的壳子把它包起来。在设计时应考虑以下题目:

(1)安装外壳后的仿人机器人不能影响原来的自由度。这要求对应每一个自由度至少有一个外壳,相邻的有相对运动的关节之间必须有足够的空间,在外壳设计时一定要考虑使外壳尽可能与原零部件紧贴。

(2)尽可能减少外壳的重量。仿人机器人的重量与其运动平稳性和自如性的关系紧密,无论从机构设计还是选材上,各国的机器人研究机构都力图减轻仿人机器人的重量,从而进一步开拓机器人动作范围。因此在进行机器人外壳设计时,在保证外壳与本体连接的条件下,应考虑尽可能选择较轻的材料。

(3)在保证功能的条件下,外壳设计应考虑美观。

(4)方便拆装。

(5)考虑加工本钱。

软硬件平台选择

软件——INVENTOR

Autodesk Inventor软件是美国AutoDesk公司于1999年底推出的三维可视化实体模拟软件,目前已推出最新版本INVENTOR 10,实验室使用的是INVENTOR 6。从最初的草图到最后的工程图,Inventor为设计职员提供了执行项目设计所需的所有工具[3],它包含三维建模、信息治理、协同工作和技术支持等各种特征。使用Autodesk Inventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件,还可以治理上千个零件和大型部件,它的“连接到网络”工具可以使工作组职员协同工作,方便数据共享和同事之间设计理念的沟通。与其它同类产品相比,Inventor在用户界面简单,三维运算速度和着色功能方面有突破的进展。它是建立在ACIS三维实体模拟核心之上,设计职员能够简单迅速地获得零件和装配体的真实感,这样就缩短了用户设计意图的产生与系统反应时间的间隔,从而最小限度的影响设计职员的创意和发挥。

Inventor首次在三维模拟和装配中使用自适应的技术,零件及其特征可以自动适应另一零件,从而保证这些零件能够相互吻合。由于外壳设计是在原机器人的结构上进行的,选择Inventor软件,可以说极大的发挥了该软件的这些特长。对于机构设计和外壳不是同时进行或不是同一设计者的工程,大地减轻了外壳设计者的工作量。