打羽毛球又能拆墙,戴上这款机械臂,秒变蜘蛛侠反派「章鱼博士」

编辑:admin 日期:2020-06-22 13:44:58 / 人气:

穿戴式机械臂,除了帮助残障人士,还能做什么?
「轻」能打羽毛球,「重」能破墙拆房,从室内生活到高强度劳动,各种任务场景轻松拿下。
这个最新的穿戴式机械臂来自加拿大舍布鲁克大学,团队刚刚在机器人顶会ICRA 2020上公布了这项成果。
运动休闲、施工装修,无所不能「第三只手」
机械臂全名叫「基于磁流变离合器和静液压传输线的机械附肢」,使用时,需要第二个人在后方操作机械臂。
它可以辅助人们完成各种各样的动作,比如采摘水果:
类似这种轻拿轻放的任务,传统机械手也能完成,而这款机械臂的优势在于「可穿戴」,大大扩展了使用场景范围,与原先在固定台上的机械臂相比,真正具有了实用性。
此外,背在腰部的机械臂可以在较为危险的场景下,代替人手进行施工作业,提高安全系数。比如,在粉刷高处墙壁的场景中,可以直接把工具交给机械臂,人的双手牢牢扶住梯子:
对于较重的物品,比如装修用的角磨机、电钻等2-4kg物品,机械臂也能轻松取放:
2-4kg根本没发挥出机械臂的真正实力,把机械臂的手掌换成一个铁球,整个装置就成了破拆机,普通的木板、胶合板、玻璃都能击穿。
△完成任务还会默契地「击掌」
除了用在室内装修,它的最大价值就是紧急情况下的脱困逃生了。
机械臂还有一项绝活,「打羽毛球」:
可轻可重,「软硬兼施」,这款机械臂全面胜任生活助手和强劳动力的双重角色。
「第三只手」怎么造的?
机械臂全套系统由3部分组成:机械臂本体、电源集成、操纵杆。
首先是机械臂的基本数据
参数

机械臂重量(不含线束)
4.2kg
线束重量
2.5kg
电源集成质量
18kg
接合处1
接合处2
接合处3
接合处最大功率
1.5kW
1.5kW
1.5kW
接合处最大扭矩
35Nm
35Nm
35Nm
机械臂自重4.2千克,骨架由碳纤维和铝合金制成,接近一个成年男子单条手臂重量;由静态液压传输装置来驱动关节转动。这三个关节分别实现机械臂的全方位自由摆动。
电源集成由一台磁流变离合器和电脑组成,用来驱动液压装置给机械臂提供可调的动力。
参数如下:
参数

磁流变离合器最大扭矩
2Nm
液压传输线最大压强
2785(关节1、2)-2341(关节3)kPa
每个机器人关节由一个由电动机(KDE600XF-1100-G3,KDE Direct)组成的动力单元驱动(5.5kW) ,其中还包括两个定制磁流变离合器 , 两个滚珠螺钉和两个主气瓶。
在每个电源单元中,电机用正时皮带(4.86:1)驱动两个离合器输入级。由线圈中的电流产生的磁场,按比例改变位于离合器的输入和输出阶段之间的磁流体的粘度,由此控制输入和输出级之间的扭矩,与输入电流形成线性关系。
离合器输入总是保持在滑动模式,有效地将电机的惯性与系统输出解耦,从而最大限度地提高动态性能。滚珠丝杠机构将输出扭矩转化为推动主缸活塞的线性动力,以调节静压线中的压力。
「手掌」,即夹持器,由三个相同的手指组成,长16厘米,直径0.9厘 米。每个手指由一个硅橡胶管织物的包裹层,和一个3D打印外骨骼构成。
这种织物呈径向刚性,轴向延伸。这种特性限制了管子在压力下的过度形变。外骨骼中的三个枢轴点将表面受压延伸转变为弯曲。
一个磁流体静态液压单元给「手指」供电,每个手指对单轴负载最大为30N(690kPa压力下测量)。
团队为机械臂严格设置了活动范围,避免它与使用者身体发生碰撞,保证安全。
这套机械臂不知有没有让你想起蜘蛛侠2中的经典反派「章鱼博士」?
他最炫酷的装备就是身后的机械臂了,既能痛扁蜘蛛侠,又能点烟倒茶。
如今加拿大这个团队把科幻电影的一幕搬到了现实中。
而这项研究最有价值的地方,在于将机械臂从特定的工业场景和医疗用途,扩展到了普通人的生活。
团队今后计划开发使用AI算法的控制系统,使机械臂更好的拟合人类的动作习惯。
「蜘蛛侠2」2004年上映,16年后,电影里的科幻场景已经成真。
艺术家的想象力,和科学家的知识技术,在共同推动人类的进步。
谁又能想到,下一个16年,会有多少科幻场景变成现实呢?

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