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手到擒来的北航“章鱼臂”——Science科学·机器人
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2023年11月30日,国际权威期刊《科学·机器人》报道了北京航空航天大学机械工程及自动化学院仿生机器人研究团队,与清华大学,新加坡国立大学合作在仿生柔性机械臂领域取得的新进展。
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1楼
2023-12-10 12:11
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这种融合柔性电子的仿生机械臂,具有极高的自由度,能够像章鱼一样抓捕物体。
为应对复杂环境下的机械作业提供了新的方案,成果发布后被Science官网图片报道同时被Nature官网News撰文报道。
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2楼
2023-12-10 12:13
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【技术难点1】“弯曲波传递”模型
第一个难关是如何通过数学建模的方式将章鱼臂的“弯曲波传递”抓捕机制应用到自主研制的仿生章鱼臂样机控制中。建模的第一步是用简洁的数学语言搭建生物学模型,从机器人控制的角度,要求不能建立结构过于复杂的模型。第二步是构建具有连续体构型特点的机器人模型。由于仿生章鱼臂样机有5个关节,16个自由度,其冗余自由度要远高于刚性机械臂。此外,机器人驱动器主要由柔性材料构成,其材料特有的超弹性特征也对机器人的建模与控制提出很高的要求。
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3楼
2023-12-10 12:14
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【技术难点2】集成液态金属电子系统
如何实现机器人在高柔顺大拉伸状态下对自身状态及外部环境的精准感知,这是面临的第二个难关。人类只有一个大脑,而章鱼足足有九个,每一条章鱼臂上也有自己的神经系统。章鱼触手通过吸盘感知到接触的物体时,会迅速缠绕,然后将信号传导到触手的大脑中进行控制,这是生物中的一种分布式智能。章鱼的触手极为灵敏,所有可以扫到的地方都是章鱼的抓捕空间,这与章鱼独立控制的方式带来的高效决策、迅速抓捕是分不开的。负责仿章鱼神经感知系统的博士生袁菲阳提到,“我们希望机械臂可以像章鱼触手一样,有自己的神经系统。”
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4楼
2023-12-10 12:15
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【技术难点3】柔性触觉装置
第三个难关是将仿生机械臂的感知信息准确反馈到人身上,进一步实现自然、直观的人机交互。章鱼即使视力很差,依旧能凭借出色的感知力成为高超的捕食者,研究团队从中汲取灵感,制作了基于大拉伸电子电路的可穿戴柔性触觉装置,用于感知和控制仿生章鱼臂。柔性吸附触觉指套的设计与制作主要由博士生田路峰负责,指套内侧嵌有吸盘结构,当抓持器吸盘吸附上物体时,信号传递到指套,指套内嵌吸盘会产生负压,在手指上同步产生吸附触觉,将机器人触觉传递到人手。柔性指套的引入不仅为用户提供了更直观、自然的控制手段,而且通过无线通信与仿生章鱼触手抓持器实现了高效的协同作业。
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5楼
2023-12-10 12:16
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这项研究涵盖了多个研究领域,涉及生物学和机器人学等多方面的交叉。谢哲新、袁菲阳、刘嘉琦、田路峰为论文的共同第一作者,北航丁希仑教授、清华大学张一慧教授、新加坡国立大学Cecilia Laschi教授为论文的合作作者。文力为论文的通讯作者。
【北航为研究论文的第一/通讯单位。】
本项目得到了国家自然科学基金项目、创新研究群体等项目的支持。
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6楼
2023-12-10 12:17
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闻武之道😵
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哈工的航天,根本比不过北航、西工大、国防科大,也就文工团吹得凶而已
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7楼
2024-03-03 13:28
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