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德国机器人研发新进展:扭矩传感器实现敏捷操作
时间:2021-10-10 08:32点击量:


本文摘要:近年,仿人机器人的研发获得了重大进展。Rollin Justin 是由德国航空航天中心 (DLR)研制的一款机器人,需要已完成简单的双手动作,由于使用了移动平台,可以在房间中行动自如。它是一种服务机器人的雏形,未来可以协助人们已完成日常家务或在仓库里搬送物品。对运动顺序至关重要的较慢通讯通过EtherCAT 来构建,与此同时,由倍福的 TwinCAT PLC 自动化控制软件构建细致的掌控。

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近年,仿人机器人的研发获得了重大进展。Rollin Justin 是由德国航空航天中心 (DLR)研制的一款机器人,需要已完成简单的双手动作,由于使用了移动平台,可以在房间中行动自如。它是一种服务机器人的雏形,未来可以协助人们已完成日常家务或在仓库里搬送物品。对运动顺序至关重要的较慢通讯通过EtherCAT 来构建,与此同时,由倍福的 TwinCAT PLC 自动化控制软件构建细致的掌控。

  德国航空航天中心(DLR)坐落于德国 Weszlig;ling 市,Rollin Justin机器人是其十多年的研究成果。这种人形移动式机器人是在由DLR研发的轻型机械臂和机械手基础上研制而出(例如,用作太空确保工作的机械臂和机械手)。通过转动和移动底座可不断扩大机器人的捕捉范围,底座装有4条独立国家的、可灵活性前端的机械腿。这与人通过身躯和腿的运动不断扩大活动半径互为类似于。

RollinJustin上半身可权利转动 43 度,并备有挽回传感器;共计 51 个关节,可以已完成高度灵活性的运动,,需要灵敏地展开操作者和交互运动。该机器人的双手可以纯熟地操作者物体,例如暂存木箱或者沏茶。

后者必须简单的动作协调性。机器人必需一只手逃跑茶叶罐,另一只手旋开它。然后,将茶叶粒放入饮用玻璃杯。

此时,通过手指重扣住塑料容器,准确地掌控茶叶用量。最后将水从水瓶放入茶杯。扭矩传感器构建灵活操作者 视操纵动作的有所不同,必须较松或较紧地协商手臂和手的动作:例如,使劲如木箱之类的大型物体时,两个手臂必需密切地协商工作。

另一方面,旋开螺帽,拒绝手和臂已完成较好的实时运动。此外,RollinJustin也可以与人和周边环境展开对话。

当撞某物或者触碰到物体或者人时,它可以感官并立刻终止动作,或者告知否不应之后工作。通过构建的语音识别系统,该机器人可辨识大约100个单词且能将其构成有意义的短语。此外,它还可以通过内置摄像头收集周围环境信息并辨识目标,从而调整自己的运动方向。

如在手指中加装扭矩传感器,保证Rollin Justin可以灵敏地使劲像草莓之类的物体且不挤碎它们。机器人的脚的活动范围固定式:当继续执行低动态性动作或者大范围移动动作时,Rollin Justin 可伸进行腿,不断扩大底盘范围,从而平稳上部躯体。必须穿越狭小地下通道时,它不会再度松开腿。通过 EtherCAT,我们寻找了理想的通信系统. Klaus Kunze,来自德国航空航天中心机器人系统部机器人与机械电子研究所。

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他说道,研制Rollin Justin时,用于第三方供应商成熟期的硬件组件,使我们节省了大量耗时的研发工作。我们主要根据所需的目标功能和紧奏型设计来自由选择组件。然而,这给德国航空航天中心带给的挑战是:必需统合各种有所不同的动态协议。

使用了通过CAN、CANopen、SERCOS、SpaceWire 和EtherCAT等构建通信的组件。这些有所不同现场总线之间的切换由 EtherCAT 从站上的倍福 TwinCAT PLC 自动化软件已完成。掌控所须要全部数据皆通过 Matlabreg;/Simulinkreg;环境中的一个具备动态功能的总线协议实时传输。该环境加装在一台独立国家的动态计算机上,并由该计算机控制整个平台(还包括机器人上部躯体)。

我们必须这样一个解决方案,一方面反对这些组件的通信技术,另一方面不影响这些组件的性能。例如,可以构建1 毫秒的 SERCOS 驱动周期时间和较短的静区时间。Klaus Kunze 说道。

通过倍福的标准EtherCAT 端子,极致地构建了力传感器和控制器驱动的相连。倍福的 SSI终端从机器人腿的方位传感器收集数据。机械臂和躯干的 SERCOS 驱动器则通过倍福的 SERCOS 主车站 PCI 插卡相连。

Rollin Justin为德国航空航天中心获取了一个出色的试验平台。基于该平台,可以已完成计划用作简单的双手操作者任务的控制策略和智能动作。目前来说,将移动式服务机器人用作运送木箱或沏茶等家务的家庭助手依然归属于将来的一个梦想。


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