简述机器人的手与足有几种.pdf

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1、简述机器人的手与足有几种，与人类相比有何不同机器人要模仿动物的一部分行为特征，自然应该具有动物脑的一部分功能。机器人的大脑就是我们所熟悉的电脑。但是光有电脑发号施令还不行，最基本的还得给机器人装上各种感觉器官。我们在这里着重介绍一下机器人的“手”和“脚”。机器人必须有“手”和“脚”，这样它才能根据电脑发出的“命令”动作。“手”和“脚”不仅是一个执行命令的机构，它还应该具有识别的功能，这就是我们通常所说的“触觉”。由于动物和人的听觉器官和视觉器官并不能感受所有的自然信息，所以触觉器官就得以存在和发展。动物对物体的软，硬，冷，热等的感觉就是靠的触觉器官。在黑暗中看不清物体的时候，往

2、往要用手去摸一下，才能弄清楚。大脑要控制手，脚去完成指定的任务，也需要由手和脚的触觉所获得的信息反馈到大脑里，以调节动作，使动作适当。因此，我们给机器人装上的手应该是一双会“摸”的、有识别能力的灵巧的“手”。机器人的手一般由方形的手掌和节状的手指组成。为了使它具有触觉，在手掌和手指上都装有带有弹性触点的触敏元件（如灵敏的弹簧测力计）。如果要感知冷暖，还可以装上热敏元件。当触及物体时，触敏元件发出接触信号，否则就不发出信号。在各指节的连接轴上装有精巧的电位器（一种利用转动来改变电路的电阻因而输出电流信号的元件），它能把手指的弯曲角度转换成“外形弯曲信息”。把外形弯曲信息和各指节产

3、生的“接触信息”一起送入电子计算机，通过计算就能迅速判断机械手所抓的物体的形状和大小。现在，机器人的手已经具有了灵巧的指，腕，肘和肩胛关节，能灵活自如的伸缩摆动，手腕也会转动弯曲。通过手指上的传感器还能感觉出抓握的东西的重量，可以说已经具备了人手的许多功能。在实际情况中有许多时候并不一定需要这样复杂的多节人工指，而只需要能从各种不同的角度触及并搬动物体的钳形指。1966年，美国海军就是用装有钳形人工指的机器人“科沃”把因飞机失事掉入西班牙近海的一颗氢弹从七百五十米深的海底捞上来。1967年，美国飞船“探测者三号”就把一台遥控操作的机器人送上月球。它在地球上的人的控制下，可以在两

4、平方米左右的范围里挖掘月球表面四十厘米深处的土壤样品，并且放在规定的位置，还能对样品进行初步分析，如确定土壤的硬度，重量等。它为“阿波罗”载人飞船登月当了开路先锋。假设我们的机器人在一个没有障碍的平面内直线跑动，动态平衡，双足可能同时离地，那么我们需要知道机器人的加速度、角速度、方向、各个关节舵机角度和足底压力。可以不要视觉和距离探测。机器人需要有提供这些数据的传感器以及把这些数据无线传输到计算机上的无线模块。视觉和距离探测也可以加入机器人，但并不是必须的。一部分原因是他们需要占用很大的计算资源和数据传输资源。传感器和无线模块：测量机器人实时状态的三维运动检测系统：例如朗科MT

5、x3DOF：该系统可以测量物体的三维转动速度，三维加速度以及磁感应方向和温度，并且可以通过蓝牙技术无线连接，然后把数据传入实时软件并处理。测量机器人脚底等处压力的压力传感器：作用是感知机器人脚着地的时间，并根据这个数值校正内部其他传感器的运算数值。可以把传感器都封装起来（除了压力传感器），例如MTx3DOF就是封装好的。大约5CM长，3CM宽的一个小板子。然后把它和现有的汉库模块结合起来，数据在无线模块中一起传输。无线模块可以采用蓝牙或者自制模拟无线模块。上述的综合传感器价钱比较合理，全部加起来也不超过1000元，也就两个舵机的价。如果能在汉库机器人上加以整合，是非常值得的。机

6、器人控制程序：所有的传感器都是服务于控制程序的。控制程序需要做到：在任何关节运动1~3度的时间之内完成一次当前状态检测与状态预期，并对每个舵机发出合适的指令。考虑到舵机的角速度能达到0.15~0.2秒60度，所以控制系统必须在3毫秒内完成一轮运算。1.读取各传感器状态和舵机状态2.根据状态获知当前系统处于正确还是不正确的运动状态下。如果不正确，如何做才能进入正确状态。3.根据不同的状态给各个舵机发布指令。系统的主要难点在模式识别一块。双足动态平衡控制/预测系统首先需要快速的计算能力。地球的重力数值在这里摆着，30~40厘米高，小质量的机器人失去平衡的速度非常快。所以系统必须要在

7、一个运算周期内对机器人的状态作出评估，并且能控制所有自由度同时运动，达到新的平衡状态。不难发现，算法，计算机，传感器的速度远超出了动力和机械材料。而机械又很大程度上限制了传感器以及控制方法，简单的据几个例子。人身体骨骼肌肉就是机械和动力，体操训练其实是人自己在通过训练提高控制方法，以及更高的对人体传感器的应用那么一个侏儒，通过什么样的训练能达到较高的平衡水平呢？再换个极端些的例子，以双足步行而言。腿长以及腿结构是个很重要的因素，一般小型的双足动物，例如鸟类都必须通过很高的频率步行，而且平稳性