機(jī)器人本身是一種仿生系統(tǒng)。從仿生學(xué)的角度看,可以將機(jī)器人系統(tǒng)劃分 為兩類:
(1)原理性仿生機(jī)器人系統(tǒng),如平衡機(jī)器人在原理上模擬人或動(dòng)物的運(yùn)動(dòng) 平衡控制行為;
(2)結(jié)構(gòu)性仿生機(jī)器人系統(tǒng),如機(jī)器昆蟲(chóng)(robotic insect)在結(jié)構(gòu)上模擬昆 蟲(chóng)的身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)模式。
柔性是生物體的基本屬性。柔性使生物具有了適應(yīng)性和通用性(versa- tile)。
設(shè)計(jì)和構(gòu)造柔性機(jī)器人,使機(jī)器人具有更加突出的結(jié)構(gòu)性仿生特征,成為像人和動(dòng)物一樣具有適應(yīng)性和通用性的機(jī)器,是機(jī)器人學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容,同時(shí)也 是仿生學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。
柔性機(jī)器人起源于太空機(jī)械作業(yè)。在太空中,萬(wàn)有引力的影響極小,柔性機(jī) 器人因而具有有效載荷比(payload-to-weight ratio)高、能耗低、運(yùn)行速度快、內(nèi)在的靈活性等優(yōu)點(diǎn)。
研究柔性機(jī)器人學(xué)的動(dòng)因源于:
(1)科學(xué)的目的。出于科學(xué)研究的需要(如仿生學(xué)研究的需要)而設(shè)計(jì)構(gòu)造柔性機(jī)器人系統(tǒng)。
(2)工程的目的。出于工程實(shí)踐的需要(如特定功能的需求及實(shí)現(xiàn))而設(shè)計(jì)構(gòu)造柔性機(jī)器人系統(tǒng)。
實(shí)際上,任何機(jī)器人系統(tǒng)在一定程度上都存在著柔性。
研究機(jī)器人系統(tǒng)的柔性,設(shè)計(jì)柔性的機(jī)器人系統(tǒng),無(wú)疑是機(jī)器人學(xué)的重要組 成部分,由此形成的研究領(lǐng)域就是柔性機(jī)器人學(xué)。
兩輪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平衡控制問(wèn)題涉及兩個(gè)方面,一是“平衡”,即姿態(tài)平衡控制的問(wèn)題;二是“運(yùn)動(dòng)”,即運(yùn)動(dòng)軌跡控制的問(wèn)題;兩輪機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡控制問(wèn)題,是其行進(jìn)速度和行進(jìn)方向的控制問(wèn)題
底盤(pán)主要用于安裝或連接機(jī)體與輪系,攜帶和固定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);機(jī)體可裝載各種電子設(shè)備;輪系通過(guò)輪軸或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在底盤(pán)的左右兩側(cè),分別由左電機(jī)和右電機(jī)驅(qū)動(dòng)
矩陣傳感器網(wǎng)絡(luò)就能夠提供物體形狀的復(fù)雜數(shù)據(jù),這種信息分析技術(shù)叫做形狀識(shí)別 ,采用壓電元件的矩陣傳感器,能夠獲得物體作用力形成的映像
微型開(kāi)關(guān)可能是接觸傳感器最經(jīng)濟(jì)和最常用的類型,護(hù)物體不受到過(guò)大的作用力;隔離式雙態(tài)接觸傳感器系統(tǒng)主要由雙穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)組成,重復(fù)度可達(dá)1μm, 分辨度為2 μm
金屬電阻型力覺(jué)傳感器測(cè)定電阻絲的阻值變化,就可知道物體的形變量,進(jìn)而求出外作用力;半導(dǎo)體型力覺(jué)傳感器的應(yīng)變系數(shù)可達(dá)100~200,尺寸小,靈敏度高,因而可靠性很高
由速度測(cè)量進(jìn)行推演,這種方法很難獲得滿意的測(cè)量結(jié)果;已知質(zhì)量的物體加速度所產(chǎn)生的力是可以測(cè)量的;與被測(cè)加速度有關(guān)的力可以為電磁力或電動(dòng)力,把方程式簡(jiǎn)化為對(duì)電流的測(cè)量問(wèn)題
直流測(cè)速發(fā)電機(jī)它傳送一個(gè)正比于受控速度的直接信號(hào)。這種傳感 器的選擇是由其線性度(可達(dá)0.1%)、磁滯程度、最大可用速度(達(dá)3000~8000r/min) 以 及慣量參數(shù)決定的
直線移動(dòng)傳感器有電位計(jì)式傳感器和可調(diào)變壓器兩種;最常見(jiàn)的位移傳感器是直線式電位計(jì),當(dāng)負(fù)載電阻為無(wú)窮大時(shí),電位計(jì)的輸出電壓u₂ 與 電 位 計(jì)兩段的電阻成比例
機(jī)器人工作站內(nèi)的傳感器主要用于間接提供中間計(jì)算結(jié)果或直接提供任務(wù)程序中任何延期數(shù)據(jù)值;一個(gè)非接觸式傳感器對(duì)能量發(fā)射裝置所產(chǎn)生的干擾往往是很敏感的
過(guò)硬件把相關(guān)目標(biāo)特性轉(zhuǎn)換為信號(hào);把所獲信號(hào)變換為規(guī)劃及執(zhí)行某個(gè)機(jī)器人功能所需要的信息,包括預(yù)處 理和解釋兩個(gè)步驟,這種信息可被反饋以修 正和重復(fù)該感覺(jué)順序,直至得到所需要的信息為止
傳感器遇到特定氣味會(huì)產(chǎn)生電阻或者頻率的變化,我們就是將這些變 化捕捉到,并轉(zhuǎn)化成能夠傳遞的電信號(hào),然后對(duì)傳感器陣列傳入的信號(hào)進(jìn)行濾 波、放大和特征提取
部相關(guān)聯(lián)函數(shù)(Head-Related Transfer Function,HRTF)法、時(shí)延估計(jì)(Time Delay Of Arrival,TDOA) 法、基于最大輸出功率的可控波束形成方法、基于高分辨率譜 估計(jì)的定位方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定位方法和基于聲壓幅度比的定位方法等