机器人的发展使汽车行业希望摆脱传统设备

时间:2019-04-05 02:47:29 来源:永德资讯网 作者:匿名



从GM生产车间的固定焊接机器人到《星球大战》的R2D2,几乎所有机器人都使用步进电机。然而,如果Dennis Hong教授的整体移动机器人计划成功,它将全部改变,因为他开发的WSL机器人将不再需要任何传统设备,如电机和齿轮。

美国国家科学基金会(NSF)最近向弗吉尼亚理工大学洪教授颁发了40万美元的青年教授杰出研究基金奖,以继续他的WSL研究计划。 NSF的这一奖项致力于年轻教授,他们相信自己具有创新精神,并有望在未来成长为学术领袖。

洪说:“WSL机器人使用所有表面移动,所以它被称为'整体运动'。如果我的计划成功,那么整体运动将成为搜救机器人的最佳选择,因为它可以渗透到倒塌的房屋中。

但是,WSL计划的成功将很困难。首先,外皮的翻转需要传统的机械制动器,该制动器可以伸展和收缩成环。这种技术并非没有,但它仍然处于测试状态,这进一步增加了WSL研究的难度。

洪说:“我们不会考虑传统的机械部件,如电机,齿轮和滑轮,暂时不会使用电活性聚合物。电活性聚合物本身仍处于研究领域,需要改进。应用于实践。 “

第二个大问题是如何将非传统制动器的收缩和延伸应用于机器人外表面的循环翻转运动。而且,包装也是一个大问题。现有的机器人在外部配备有传感器,为其提供视觉和听觉功能,以避开障碍物并确定正确的运动方向。如果将机器人的外观卷成环状,则没有可以固定传感器的位置。

洪说:“WSL是一种将制动环的伸缩运动转化为向外运动的新技术。但问题不仅在于它的生产,还因为机器人的整个表面在移动,装配传感器而且电力系统也很大。问题。“目前的机器人几乎都有轮子,轨道或脚。当搜索和救援机器人必须经过复杂的地形时,这些设备有其自身的优点和缺点。例如,为了找到被困在倒塌建筑物中的人,机器人必须能够在障碍物的上方,下方或中间行驶,并在狭窄的角落中移动。同样,机器人内窥镜必须能够自由弯曲并挤压不规则的狭窄空间。

洪说:“随着机器人智能技术的发展和移动机器人在越来越多的新领域的使用,寻找一种新的移动方式,使机器人在复杂和不规则的地形中移动变得至关重要。现有的移动方法可以满足一些要求,但很难实现所有这些功能。“

变形虫的原理

Hong一直希望使用单细胞组织生物的运动原理,如变形虫,可以通过鞭毛,纤毛或伪足移动。然而,只有伪足适用于地面机器人 - 它从细胞表面的某个部分突出并从物体的上方,沿着或中间穿透。因此,Hong对如何将伪足原理应用于机器人运动进行了初步研究,并得到了所谓的整体运动设计。

洪说:“为了了解变形虫的运动,我们研究了其移动方法的生物学原理,并将其细胞质流动原理应用于机器人的运动,形成了整体运动的概念。”实现这种设计的材料,Hong制作了一个外部石英原型来驱动环形薄膜。这种移动的胶片模仿了变形虫通过内部和外部翻转而前进的原理。

凭借NSF奖金,Hong表示他将在未来五年内生产一系列原型,不仅展示了如何使用实心管芯来驱动环膜,还解决了WSL机器人的结构和包装问题。

第一个原型将于明年初上市,在固定芯内部装有电动机,以驱动连续翻转的环形薄膜。与此同时,Hong的研究团队将继续研究EAP和类似材料,将它们制成制动环并通过拉伸和收缩来取代电动机。他们将在制动环的前端和后端放置一个EAP,以推动外膜并向前驱动机器人。2008年,Hong的研究团队将生产第一个使用EAP制动器的原型。之后,他们将尝试解决机器人包装问题,以便传感器即使在外部皮肤移动时也能保持固定。

在过去的五年中,Hong尝试建立一个科学机构,帮助其他人使用非传统的移动方法,传感器和制动器制作机器人的原型。

洪说:“因为我们的资金来自国家科学基金会,我们的最终目标不是创造一个可以大规模生产的原型,而是要突破科学与技术之间的界限,以了解这种新型什么样的移动方法有什么作用?“

未来的研究

然而,Hong并没有全力投入WSL。他还获得了许多拨款,目前正在弗吉尼亚理工学院的机器人和机械设备实验室进行一些其他非传统移动方法的研究。

Hong说:“我们正在研究实验室中的各种新移动方法。除了这个NSF赞助的WSL研究项目,我们还在研究轮脚混合机器人,三足机器人和人形机器人。” Hong正在研究另外三种新型机器人包括带有主动辐条系统的智能移动机器人,智能动态人形机器人和自激式三足动态实验机器人。

Hong是弗吉尼亚理工大学智能足球机器人的顾问,他的足球机器人每年参加RoboCup,这是一款国际机器人足球比赛。他还是弗吉尼亚理工大学VictorTango机械团队的顾问,该团队即将参加由国防高级研究计划局组织的机车挑战赛。

Hong是NASA暑期教师奖学金和美国机械工程师学会/GM年轻学者奖的获得者。他还获得了ASME机械和机器人会议最佳论文奖。


  
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