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3D打印+光学传感器机器人灵活性更上一层楼

发布日期:2020-08-17 08:25浏览次数:
传感器是机器必不可少的零件之一,它造就了很多机器的发展。近日,在卡内基梅隆大学研发出有科前端光学传感器,使机器人的灵活性又更上一层。  卡内基梅隆大学的研究人员研发出有了一只具有多个3D打印机光纤传感器和一个新型的可前端光学传感器的三指软机器人手。这个硬机器人手需要检测到高于十分之一牛顿的力。该项目取得了美国宇航局(NASA)的反对。  用于光纤,该研究团队在每个机器人手指里面摆放了14个张力传感器,这些机器人手指的设计仿人类手指的骨骼结构。每根手指的指尖和两根指骨都是3D打印机的,这几根指骨通过关节相连,关节上还覆有一种硅橡胶皮肤。这种技术为机器手指获取了确认其指尖认识方位并检测其所遭受的微不足道的力量的能力。尽管近期的可伸缩性光学感测材料并没用在当前版本的机械手上,不过研究人员期望在以后的软机器人皮肤中中用它,以取得更大的对系统。  客观地说道,当前常用的压力或力传感器是有问题的。

3D打印+光学传感器机器人灵活性更上一层楼

这是因为其中的布线过分简单,传感器更容易脱落。而且他们极容易受到来自电动马达和其它电磁设备的阻碍。而用于光纤传感器就没这些问题,甚至一根光纤都可以包括几个传感器。在这个项目中,其机器人手指上的所有传感器都与4个光纤相连接,并且它们对电磁干扰几乎免疫系统。研究人员称之为,他们研发这项技术的目的是为了提升机器人的自主性。如果你想要让机器人自律地工作,并在日常环境中对于各种意想不到的力安全性地作出反应,就必须让机器人手上加装比当前少见的水平更好的传感器。卡耐基梅隆大学机器人学副教授Yong-LaePark称之为,仅有在人指尖的皮肤中就所含数千个触觉感官单位,而一只蜘蛛的每条腿上都有数百个机械性刺激感受器。而在当前最先进设备的人形机器人比如NASA的Robonaut的手和手腕上,仅有42个传感器。  Park研发的这个机器人手获得了该校机械工程专业学生LeoJiang和KevinLow的协助。这一装置构建了当前市场上在购的光纤布拉格光栅(FBG)传感器,该传感器通过测量光纤内升空光波长的偏移来检测拉力。这种手指是靠一个主动性的腱来倾斜的,同时还靠另外一个被动的弹性腱获取忽略的力拉直手指。  新型的可前端光学传感器是研发团队期望需要用在下一个版本的机械手上的传感器。因为传统的光学传感器缺少弹性,众所周知,玻璃纤维完全无法剪切,甚至用聚合物做成的光学纤维剪切通率也只有20%-25%,其使用价值很受限。然而,通过将硅橡胶与一种镜片金(reflectivegold)人组一起,研究人员找到当传感器上被施予压力时,不会有光需要逸出,这使得他们需要据此测量力的大小。Park指出,这种类型的传感器可以同时感应器到认识,并测量力的大小。

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