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星际小象仿生水母智能操作前端的研发与控制 [复制链接]

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包罗万象的大自然是人类各种理论研究与重大发明的不竭源泉。例如,根据蝙蝠的超声波定位的原理研制的雷达,模拟鱼通过鱼鳔缩小或膨胀研制的可调整深度的潜水艇,以及模仿蛋壳的力学原理设计出的高强度低质量薄壳建筑等。

小象科技在前期仿生象鼻的研发中,实现了多自由度象鼻柔性机器人的机构设计与精巧控制。采用“仿生原型-物理机制-控制机理”三层研究方法,研发团队近期又实现了仿生水母智能操作前端的结构研发与智能控制。

基本介绍

水母作为一种含水量超过98%的腔肠动物,具备全软体身体构造,通过水母头的不断变形引起涡流,驱动该软体生物在海水中运动。水母头的运动柔顺性与结构耐久性为新型仿生柔性操作前端提供了绝佳蓝本。基于某型水母实体的3D扫描数据,研发团队交叉了仿生机构结构、软材料成模技术以及气路压力控制技术,成功研制并定型了仿生水母智能操作前端产品。

现有仿生智能前端可完成多种复杂表面形状、粗糙度、表面硬度与含水量物质的稳定抓取。控制电气路采用分布式微型气泵、集中式空压机的方式来驱动,从而配合仿生水母实现稳定抓取。

目前研发的三个系列产品可对各种水果、禽蛋、饮料、化妆品及医疗器件等50种常见柔脆物体实现无损抓取,基本上覆盖了日常生活场景中的方方面面,克服了传统刚性夹持前端无法柔性输出夹持力的弊端。

适用性:适应各种机械臂抓取工件,适用于各种环境

安全性:负压操作,自适应过载保护,不损伤工件,同时对人安全

可靠性:融入仿生机理的包覆式抓取,抓持动作可靠

便携性:拆装简易,工作寿命一般环境下夹取万次以上

控制逻辑

自适应前端具有特殊气囊结构,随内外压差的不同作出抓取与释放动作。主控板具有手动控制、24V高低电平控制、IO控制、通信控制以及通信调压进行档位控制。同时具有电源与超压保护,具备与上位机通讯、、UART通讯接口,并带有16个IO继电器,PWM输出、ADC输入、DAC输出控制。可以与比例阀、电磁阀及真空泵等多种气压控制附件无缝连接。

抽气形成真空:臂体夹爪握紧,抓取物体

充气增大气压:臂体夹爪张开,释放物体

仿生水母自适应研究的技术突破,扩展了小象机器人产品品系操作的延展性,实现了柔性臂体与仿生前端的完整知识产权体系。不断探索更多维度的仿生科技创新,正是小象保持爆发式增长的坚实基础和不竭源泉,同时也是践行“用仿生科技改善人类生活”的崇高使命的重要体现。

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