Самоадаптивные механизмы

Самоадаптивные механизмы , иногда называемые просто адаптивными механизмами, в технике — это недостаточно задействованные механизмы , которые могут адаптироваться к окружающей среде. Одними из наиболее известных примеров механизмов этого типа являются недостаточно задействованные пальцы, захваты и роботизированные руки . В отличие от стандартных механизмов с недостаточным срабатыванием, движение которых регулируется динамикой системы , движение самоадаптивных механизмов обычно ограничивается податливыми элементами, умело расположенными в механизмах.

Определение

Недоприводные механизмы имеют меньшее количество приводов, чем количество степеней свободы (ГРИП) . В двумерной плоскости механизм может иметь до трёх степеней свободы (два перемещения, одно вращение), а в трёхмерном евклидовом пространстве — до шести (три перемещения, три вращения). В случае самоадаптивных механизмов отсутствие исполнительных механизмов компенсируется пассивными элементами, сдерживающими движение системы. Хорошим примером таких элементов являются пружины , но в зависимости от типа механизмов можно использовать и другие.

Одним из самых ранних примеров самоадаптивного механизма является машущее крыло, предложенное Леонардо да Винчи в Атлантическом кодексе . ^{[ 1 ]}

Недоработанные руки

Первым широко известным недодействованным пальцем был Soft-Gripper, разработанный Сигео Хиросе в конце 1970-х годов. ^{[ 2 ]} Наиболее распространенным типом механизмов передачи, используемых в самоадаптивных руках, являются связи и сухожилия. ^{[ 3 ]}

кинетостатика

Недодействованные пальцы и руки обычно анализируются с точки зрения их кинетостатики (незначительная кинетическая энергия, статический анализ механизма в движении), а не динамики системы, поскольку кинетическая энергия этих систем обычно незначительна по сравнению с потенциальной энергией, запасенной в пассивные элементы. Силы, приложенные каждой фалангой недодействованного пальца, можно вычислить с помощью следующего выражения:

$\mathbf {F} =\mathbf {J} ^{-T}\mathbf {T} ^{*T}\mathbf {t}$

где F — вектор приложенных сил, J — матрица Якоби пальца, T ^* – матрица передачи, а t – создаваемый вектор крутящего момента (привод и пассивные элементы). ^{[ 4 ]}

Приложения

Самоадаптирующаяся роботизированная рука SARAH (Self-Adaptive Robot Auxiliary Hand) была спроектирована и изготовлена как часть набора инструментов Dextre . Декстре — робот- телеманипулятор , который находится в конце CANADARM-2 на Международной космической станции . ^{[ 5 ]} Yale OpenHand — это пример самоадаптивных механизмов с открытым исходным кодом, которые можно найти в Интернете. ^{[ 6 ]} Некоторые компании также продают самоадаптирующиеся руки для промышленных целей. ^{[ 7 ]} Протезирование – еще одно применение самоадаптирующихся рук. Одним из известных примеров является рука SPRING (самоадаптирующийся протез для восстановления естественного хватания). ^{[ 8 ]}

Другие примеры

Самоадаптивные механизмы можно использовать и для других целей, например, для шагающих роботов . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}

Податливые механизмы — еще один пример самоадаптивных механизмов, где пассивные элементы и механизм передачи представляют собой единый монолитный блок. ^{[ 11 ]}

Ссылки

^ Бирглен, Лайонел. «От взмахов крыльев до недостаточно активных пальцев и не только: широкий взгляд на механизмы самоадаптации» (PDF) .
^ Хиросе, Сигео; Уметани, Йоджи (1 января 1978 г.). «Разработка мягкого захвата для универсальной руки робота». Теория механизма и машин . 13 (3): 351–359. дои : 10.1016/0094-114X(78)90059-9 . ISSN 0094-114X .
^ Неприведенные в действие роботизированные руки | Лайонел Бирглен | Спрингер .
^ «Анализ жесткости недостаточно задействованных пальцев и его применение к проприоцептивному тактильному восприятию - журналы и журнал IEEE». дои : 10.1109/TMECH.2016.2589546 . S2CID 27465071 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ «Система друзей» . Популярная наука . Проверено 14 августа 2018 г.
^ «Йельский проект OpenHand» .
^ «Роботик: Адаптивные захваты» .
^ Понс, Хосе Л. (2008). Носимые роботы: биомехатронные экзоскелеты . Джон Уайли и сыновья. стр. 269–278. ISBN 978-0470987650 .
^ «Проектирование самоадаптирующейся роботизированной ноги с использованием управляемого элемента - журналы и журнал IEEE». дои : 10.1109/LRA.2017.2670678 . S2CID 9935863 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
^ ICI.Radio-Canada.ca, Зона науки - (15 июня 2018 г.). «Совершенствование подхода робота завтрашнего дня» . Radio-Canada.ca (на канадском французском языке) . Проверено 15 августа 2018 г.
^ Хауэлл, Ларри Л. (3 августа 2001 г.). Совместимые механизмы . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471384786 .

[1] Бирглен, Лайонел. «От взмахов крыльев до недостаточно активных пальцев и не только: широкий взгляд на механизмы самоадаптации» (PDF) .

[2] Хиросе, Сигео; Уметани, Йоджи (1 января 1978 г.). «Разработка мягкого захвата для универсальной руки робота». Теория механизма и машин . 13 (3): 351–359. дои : 10.1016/0094-114X(78)90059-9 . ISSN 0094-114X .

[3] Неприведенные в действие роботизированные руки | Лайонел Бирглен | Спрингер .

[4] «Анализ жесткости недостаточно задействованных пальцев и его применение к проприоцептивному тактильному восприятию - журналы и журнал IEEE». дои : 10.1109/TMECH.2016.2589546 . S2CID 27465071 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[5] «Система друзей» . Популярная наука . Проверено 14 августа 2018 г.

[6] «Йельский проект OpenHand» .

[7] «Роботик: Адаптивные захваты» .

[8] Понс, Хосе Л. (2008). Носимые роботы: биомехатронные экзоскелеты . Джон Уайли и сыновья. стр. 269–278. ISBN 978-0470987650 .

[9] «Проектирование самоадаптирующейся роботизированной ноги с использованием управляемого элемента - журналы и журнал IEEE». дои : 10.1109/LRA.2017.2670678 . S2CID 9935863 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )

[10] ICI.Radio-Canada.ca, Зона науки - (15 июня 2018 г.). «Совершенствование подхода робота завтрашнего дня» . Radio-Canada.ca (на канадском французском языке) . Проверено 15 августа 2018 г.

[11] Хауэлл, Ларри Л. (3 августа 2001 г.). Совместимые механизмы . Джон Уайли и сыновья. ISBN 9780471384786 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]