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为接抛而生的机器人以降低惯性取代增加刚度

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机器人与AI研究所的工程师建造了一台双臂机器人,以刚度换取速度,目标是像人一样接住、抛出和递送物体。该设计发表在《科学机器人》杂志上。

更少惯性,更多控制

这台名为AthenaZero的机器人高约1.6米,翼展约1.8米。躯干有一个自由度,两条七关节手臂和两只欠驱动手各六个关节,总共27个关节由22个执行器驱动。团队使用准直驱电机,并将重型传动部件移离关节。结果是手部有效质量与人类相当,反射惯性比传统高刚度手臂低约一个数量级。

为何接住很难

大多数工业手臂被设计为刚性保持位置。这对沿已知路径移动工具很有效,但当物体带着动量到达时表现很差。刚性手臂将接触冲击直接传入齿轮箱和物体,这就是为什么机器人难以接住球或在不精心规划的情况下递东西给人。较轻的手臂放弃了一些轨迹跟踪精度,但获得了快速加速和吸收接触的能力,因此控制来自运动而非力。

对更广泛领域的意义

AthenaZero仍能举起超过3公斤,足以应对工作站之间移动的小零件。这个原型很重要,因为它为任何建造在人附近工作的机器的人提供了设计教训:电机、齿轮箱和轴承决定了手臂必须移动多少质量,手腕处节省的每一克相当于肩部的好几克。动态操作——接住、抛出、将零件滑入到位——是机器人研究人员追求的下一个能力,它需要能被世界推动而非与之对抗的硬件。



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用于大批量机械的烧结青铜和铁轴承

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来源: Science Robotics