相比驅動(dòng)器外置,驅動(dòng)器內置式靈巧手各關(guān)節具有較好的剛性,更利于傳感器的直接測量,
且模塊化設計利于更換維護。但是驅動(dòng)器的內置分布讓通信和控制難度加大,手指尺寸及
靈巧手整手尺寸較大,關(guān)節靈活度下降。
驅動(dòng)器內置式靈巧手典型代表產(chǎn)品包括德國宇航中心(DLR)于 2011 研制的面向空間應用
的多指靈巧手 Dexhand,以及哈爾濱工業(yè)大學(xué)和 DLR 公司研制的 DLR/HIT II。
德國宇航中心研制的 DLR/HIT II 靈巧手為了應對復雜的空間環(huán)境,將驅動(dòng)器及電氣
系統都集中在手掌內,并通過(guò) 2mm 厚的鋁質(zhì)外殼來(lái)屏蔽電磁干擾,降低溫度影響。
DLR/HIT II 靈巧手尺寸為人手的 1.5-2 倍,具有 1 個(gè)獨立的手掌和 5 根模塊化手指,
每根手指集驅動(dòng)、傳感、控制等為一體。其中,拇指與手掌之間有一個(gè)類(lèi)似人手的外
張/收斂自由度,可以通過(guò)配置拇指的位置來(lái)滿(mǎn)足不同的抓取要求。
靈巧手的外觀(guān)設計更加擬人化,手指本體更加纖細;可以采用更大的驅動(dòng)電機,從而增大手指的輸出力;驅動(dòng)器與手本體之間距離遠增加了控制器設計的難度
D一階段是從 20 世紀 70 年代—20 世紀 90 年代,典型代表是日本的 Okada、美國的 Stanford/JPL 和 Utah/MIT;D二階段是從 20 世紀 90 年代到 2010 年
靈巧手是機器人操作和動(dòng)作執行的末端工具,滿(mǎn)足兩個(gè)條件:指關(guān)節運動(dòng)時(shí)能使物體產(chǎn)生任意運動(dòng),指關(guān)節固定時(shí)能完全限制物體的運動(dòng),定義靈巧手是指數≥3,自由度≥9 的末端執行器
特斯拉公布了 6 種規格的執行器,旋轉執行器采用諧波減速器+電機的方案,線(xiàn)性執行器采用絲杠+電機的方案,對于手掌關(guān)節,其采用了空心杯電機+蝸輪蝸桿的結構
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(wèn)題是如何實(shí)現像人一樣去運動(dòng),能夠兼顧可靠性
28個(gè)執行器分別為肩關(guān)節(單側三自由度旋轉關(guān)節)6個(gè),肘關(guān)節(單側直線(xiàn)關(guān)節)2個(gè),腕部關(guān)節(單側2個(gè)直線(xiàn)+1個(gè)旋轉)6個(gè),腰部(二自由度旋轉關(guān)節)2個(gè)
無(wú)框力矩電機沒(méi)有外殼,可以提供更大的設備空 間,中間是中空形式的,便于走線(xiàn);在設計中,可以使整個(gè)機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比
型伺服驅動(dòng)器有三種類(lèi)型,分別為常規伺服驅動(dòng)器,SEA 伺服驅動(dòng)器,本體伺服驅動(dòng)器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅動(dòng)板,制動(dòng)器組成
控制系統根據指令及傳感信息,向驅動(dòng)系統發(fā)出指令,控制其完成規定的運動(dòng),控制系統主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成
電機驅動(dòng)控制手段先進(jìn),速度反饋容易,J大部分機器人使用電機驅動(dòng);液壓驅動(dòng)體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅動(dòng)方案;氣動(dòng)驅動(dòng)安全性G,應用于仿生機器人等
根據能量轉換方式的不同,機器人的驅動(dòng)方式可分為電機驅動(dòng)、液壓驅動(dòng)、氣動(dòng)驅動(dòng)等;現有的J大多數人形機器人采用電機驅動(dòng)
仿人形機器人既需要J強的運動(dòng)控制能力,其核心 構成包括驅動(dòng)裝置(伺服系統+減速器),控制裝置(控制器)和各類(lèi)傳感器,數量和質(zhì)量要求可能更G