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智能充氣機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用

時間:2019-04-22 10:11:28來源:

導(dǎo)語:?很少會有人不知道《超能陸戰(zhàn)隊》里呆萌的大白。作為一款醫(yī)療輔助機(jī)器人,大白不僅能夠提供專業(yè)的醫(yī)療護(hù)理,還擁有治愈人心的能力。

很少會有人不知道《超能陸戰(zhàn)隊》里呆萌的大白。作為一款醫(yī)療輔助機(jī)器人,大白不僅能夠提供專業(yè)的醫(yī)療護(hù)理,還擁有治愈人心的能力。

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以大白為原型的路易國王從外表上卻看不出有任何一絲大白的影子:藍(lán)哇哇的皮膚,并不圓潤的身體,李金斗同款大鼻子,還有一對長長的手臂。

如果這樣的機(jī)器人做私人護(hù)理的話,怕是不少小朋友都再也不敢生病了。不過,路易國王也并不是一個醫(yī)療機(jī)器人,它的目標(biāo)是沖上太空,幫助宇航員們完成工作。

除了外表和功能外,路易國王和大白其實(shí)也有一些共同點(diǎn)。

比如放氣后,都能將體積縮成很小的一塊,便于攜帶: 

又比如,都很招小孩子的喜歡: 

研究人員們經(jīng)常會向小朋友們展示這個機(jī)器人,小朋友們上來就會想要抱它、打它。研究人員對此表示沒問題,不同于那些可能會因為剛硬的外殼而傷到小孩子的重型機(jī)械,路易國王柔軟的充氣身體怎樣都不會對小孩子造成傷害,可以放心地讓孩子們接觸它。

不過,這副柔軟的身子也為研究帶來了一定的困擾。

充氣機(jī)器人各部分或關(guān)節(jié)的運(yùn)動需要用充氣、放氣進(jìn)行控制,所以在精確性和重復(fù)操作的控制上就較為弱勢。

機(jī)器人內(nèi)部充滿了可擴(kuò)展的氣室,能夠像肌肉一樣膨脹、收縮,擁有四個自由度的手臂會隨著空氣壓縮機(jī)輸入的壓力而移動。由于不能使用剛性機(jī)器人的關(guān)節(jié)編碼器,BYU的研究人員選擇了HTCVive運(yùn)動跟蹤系統(tǒng)對運(yùn)動進(jìn)行標(biāo)記,并據(jù)此預(yù)估充氣后手臂關(guān)節(jié)的角度。

然而,由于全身都是用柔軟的織物制成,有時候,機(jī)器人關(guān)節(jié)扭曲的方式很難進(jìn)行建模。并且,機(jī)器人放氣后再進(jìn)行充氣,關(guān)節(jié)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可能會有所變化,這使得精確控制更加困難。

為了解決這個問題,研究人員使用了視覺伺服技術(shù),幫助機(jī)器人達(dá)到精確的動作控制。在給定需要機(jī)器人達(dá)到的位置后,不斷給出反饋,讓它有條不紊地達(dá)到確切的位置。

當(dāng)它在運(yùn)動或者抓取物體時,如果關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,那么視覺伺服技術(shù)將能夠保證機(jī)器人的動作不會因手臂結(jié)構(gòu)改變而產(chǎn)生誤差。

充氣機(jī)器人的優(yōu)勢在于重量輕,放氣后體積小,安全性強(qiáng)。因此,充氣機(jī)器人是太空探索的理想選擇,這也是NASA選擇資助本項目的原因之一。

NASA也曾發(fā)過一個安裝在火星車上的充氣機(jī)器人臂視頻,該機(jī)器人臂擁有六個自由度,能夠抓取和放置物品,也擁有強(qiáng)大的力量。比如,能夠幫助抓緊木塊的一端,較大的敲擊力道也不會使它放松手臂。

路易國王也是根據(jù)該機(jī)械臂進(jìn)行設(shè)計的,同樣地,也能夠抓取和投擲物品。比如,抓一顆球,然后把它準(zhǔn)確地扔到桶里:

當(dāng)然,這些看似笨拙的功能并不是為了好玩,而是為了在太空中給宇航員提供幫助。理想的情況下,研究人員希望路易國王能夠完全自主,才能夠方便輔助宇航員的工作。就目前的狀況來看,路易國王還需要經(jīng)過很長一段時間的訓(xùn)練,才能掌握好動態(tài)關(guān)系。

研究人員樂觀地開玩笑道,如果最終失敗了的話,至少它還能做個氧氣瓶,讓宇航員們呼吸它體內(nèi)的空氣。

即使研究人員們這樣說了,也還是希望有朝一日,他們能夠?qū)崿F(xiàn)自己的愿望,讓路易國王在太空探索中派上用場。


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