智能充氣機器人的實際應用

發表時間:2019-05-16 文章出處:中國傳動網人氣:-

很少會有人不知道《超能陸戰隊》里呆萌的大白。作為一款醫療輔助機器人,大白不僅能夠提供專業的醫療護理,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。

如果這樣的機器人做私人護理的話,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療機器人,它的目標是沖上太空,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也有一些共同點。

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: 

研究人員們經常會向小朋友們展示這個機器人,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。

充氣機器人各部分或關節的運動需要用充氣、放氣進行控制,所以在精確性和重復操作的控制上就較為弱勢。

機器人內部充滿了可擴展的氣室,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輸入的壓力而移動。由于不能使用剛性機器人的關節編碼器,BYU的研究人員選擇了HTCVive運動跟蹤系統對運動進行標記,并據此預估充氣后手臂關節的角度。

然而,由于全身都是用柔軟的織物制成,有時候,機器人關節扭曲的方式很難進行建模。并且,機器人放氣后再進行充氣,關節內部的結構可能會有所變化,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,幫助機器人達到精確的動作控制。在給定需要機器人達到的位置后,不斷給出反饋,讓它有條不紊地達到確切的位置。

當它在運動或者抓取物體時,如果關節內部結構發生了變化,那么視覺伺服技術將能夠保證機器人的動作不會因手臂結構改變而產生誤差。

充氣機器人的優勢在于重量輕,放氣后體積小,安全性強。因此,充氣機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也曾發過一個安裝在火星車上的充氣機器人臂視頻,該機器人臂擁有六個自由度,能夠抓取和放置物品,也擁有強大的力量。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。

路易國王也是根據該機械臂進行設計的,同樣地,也能夠抓取和投擲物品。比如,抓一顆球,然后把它準確地扔到桶里:

當然,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,路易國王還需要經過很長一段時間的訓練,才能掌握好動態關系。

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,他們能夠實現自己的愿望,讓路易國王在太空探索中派上用場


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