Робот с сухожильным приводом

Роботы с сухожильным приводом ( TDR ) — это роботы, конечности которых имитируют биологические скелетно-мышечные системы. Они используют пластиковые ремни, чтобы имитировать мышцы и сухожилия . Утверждается, что такие роботы двигаются «более естественным» образом, чем традиционные роботы, в которых используются жесткие металлические или пластиковые конечности, управляемые приводами с редуктором. TDR также могут помочь понять, как биомеханика связана с воплощенным интеллектом и познанием . ^[1]

Проблемы включают в себя эффективное моделирование сложных движений человеческого тела и обеспечение точного позиционирования, учитывая, что сухожилия склонны к растяжению, что требует от них сил и плавности работы. ^[1]

Существующие системы

СПТБ являются предметом серьезных исследований и коммерческих систем.

Робот-проводник COAST

Робот-проводник COAST — разработка Технологического института Джорджии. Этот робот, предназначенный для потенциального использования при сердечно-сосудистых процедурах, использует сухожилие для сгибания проводника, состоящего из вложенных друг в друга трубок из сверхэластичного нитинола. Конструкция содержит три коаксиально выровненные трубки и проложенное по центру сухожилие, прикрепленное к дистальному концу средней трубки. Внешние трубы изготавливаются путем микрообработки с использованием лазеров, что позволяет роботу сгибаться с помощью сухожилия. Это одна из самых маленьких в мире управляемых роботизированных систем, приводимых в действие микросухожилиями, с общим внешним диаметром 0,4 мм. ^[2]

Миороботика

Миороботика — это набор инструментов, включающий мышцы, сухожилия, суставы и кости для создания разнообразных скелетно-мышечных роботов с приводом от сухожилий, например антропомиметических рук. ^[3] со сложными плечевыми суставами, четвероногими, ^[4] и прыгающие роботы. ^[5] Роботы могут быть собраны, оптимизированы и смоделированы из примитивов, а затем построены и управляемы либо с помощью того же программного обеспечения, либо с помощью мозгоподобных импульсных нейронных сетей, смоделированных на нейроморфном компьютере . ^[6]

Робой

Рост Робоя составляет четыре фута, и у него две руки, приводимые в движение сухожилиями. Исследователи объявили о планах сделать дизайн Робоя открытым, что позволит любому, у кого есть 3D-принтер, создавать и работать над своей собственной версией. ^[7]

Кенширо

Кенширо — робот Токийского университета, анонсированный в 2012 году. Кенширо несколько крупнее Робоя и включает в себя 160 шкивообразных мышц и алюминиевые кости, которые позволяют ему выполнять простые наклоны и позы. ^[8]

БиоРоб

Компания Bionic Robotics предложила BioRob, роботизированную руку с сухожильным приводом для промышленного использования. Он имеет гибкую механическую конструкцию, которая позволяет ему поднимать тяжелые грузы, хотя он весит намного меньше, чем обычный роботизированный манипулятор, который также производит компания. Утверждается, что легкий вес и гибкая конструкция BioRob обеспечивают большую безопасность при использовании среди работающих людей.

Калипер

Caliper — это платформа для моделирования роботов с сухожильным приводом. Он состоит из общего физического симулятора, способного использовать модели и инструменты компьютерного проектирования для управления моделированием, сбора данных и исследования системы. ^[9]

АКТ рука

Анатомически правильная роботизированная рука на испытательном стенде ^[10] использует сухожилия и тканые колпаки-разгибатели пальцев для передачи биомеханических свойств человеческой руки. Сухожилия скользят по костям, напечатанным на 3D-принтере, в соответствии с формой костей человека, воспроизводя плечи переменного момента и некоторые взаимодействия сети сухожилий, обнаруженные в человеческой руке. Сухожилия приводятся в действие прямым приводом (без зубчатой передачи), что позволяет им свободно раскручиваться, когда им противостоят другие сухожилия в скелете. ^[11]

См. также

Атлас (робот)

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Надежда, Авива (27 сентября 2013 г.). «Некоторые роботы начинают двигаться больше как люди | Обзор технологий MIT» . Technologyreview.com . Проверено 7 октября 2013 г.
^ Чон, С.; Читалия, Ю.; Десаи, Дж. (июль 2020 г.). «Проектирование, моделирование и управление коаксиально ориентированным управляемым роботом-проводником (COAST)». Письма IEEE по робототехнике и автоматизации . Письма IEEE по робототехнике и автоматизации. стр. 4947–4954. дои : 10.1109/LRA.2020.3004782 .
^ Рихтер, Кристоф; Йенч, Сорен; Хостеттлер, Рафаэль; Гарридо, Хесус А.; Рос, Эдуардо; Нолл, Алоис; Рорбейн, Флориан; Ван дер Смагт, Патрик; Конрадт, Йорг (2016). «Скелетно-мышечные роботы: масштабируемость нейронного управления» . Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 23 (4): 128–137. arXiv : 1601.04862 . дои : 10.1109/MRA.2016.2535081 .
^ http://myorobotics.eu/myo-projects/myocheetah/
^ http://myorobotics.eu/myo-projects/hopper/
^ Рихтер, К.; Йенч, С.; Хостеттлер, Р.; Гарридо, Дж.А.; Рос, Э.; Нолл, А.; Рорбейн, Ф.; Смагт, П. ван дер; Конрад, JP (декабрь 2016 г.). «Скелетно-мышечные роботы: масштабируемость нейронного управления». Журнал IEEE Robotics Automation . 23 (4): 128–137. arXiv : 1601.04862 . дои : 10.1109/MRA.2016.2535081 . ISSN 1070-9932 . S2CID 15072613 .
^ Видео РОБОЙ на YouTube.
^ Кодзуки, Т.; Мидзогучи, Х.; Асано, Ю.; Осада, М.; Шираи, Т.; Джуничи, У.; Наканиши, Ю.; Окада, К.; Инаба, М. (октябрь 2012 г.). «Методология проектирования грудной клетки и плеча человеческого скелетно-мышечного гуманоида Кенширо - структуры грудной клетки с реберообразной поверхностью -». Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам , 2012 г. Международная конференция IEEE/RSJ 2012 по интеллектуальным роботам и системам. стр. 3687–3692. дои : 10.1109/IROS.2012.6386166 .
^ Витмайер, С.; Янч, М.; Даламагидис, К.; Рикерт, М.; Маркес, Х.Г.; Нолл, А. (2011). «КАЛИПЕР: универсальная система моделирования роботов с сухожильным приводом» . Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам, 2011 г. (PDF) . п. 1063. дои : 10.1109/IROS.2011.6094455 . ISBN 978-1-61284-456-5 . S2CID 2278435 .
^ Ромбокас, Эрик; и др. (2013). «Управление переменным сопротивлением, управляемое сухожилиями, с использованием обучения с подкреплением» (PDF) . Робототехника и системы : 369.
^ «Техасский университет в Остине, лаборатория робототехники ReNeu» .

Внешние ссылки

Ромбокас, Эрик; Теодору, Евангелос; Малхотра, Марк; Тодоров, Эмо; Мацуока, Йоки (2012). «Управление биомеханическими и робототехническими системами, управляемое сухожилиями: подход к обучению с интегральным подкреплением» (PDF) . Международная конференция по робототехнике и автоматизации, IEEE. стр. 208–214.
Кавалло, А.; Де, Г.; Натале, К.; Пироцци, С. (2010). «Минимально инвазивное измерение силы для роботов с сухожильным приводом». Передовая робототехника 2010 . дои : 10.5772/10311 . ISBN 978-953-307-062-9 . S2CID 17828737 .
Он, К.; Ван, С.; Син, Ю.; Ван, X. (2013). «Кинематический анализ сопряженного робота с сухожильным приводом на основе формулы произведения экспонент». Теория механизма и машин . 60 : 90–111. doi : 10.1016/j.mechmachtheory.2012.10.002 .

[tr13-1] Jump up to: ^а ^б Надежда, Авива (27 сентября 2013 г.). «Некоторые роботы начинают двигаться больше как люди | Обзор технологий MIT» . Technologyreview.com . Проверено 7 октября 2013 г.

[2] Чон, С.; Читалия, Ю.; Десаи, Дж. (июль 2020 г.). «Проектирование, моделирование и управление коаксиально ориентированным управляемым роботом-проводником (COAST)». Письма IEEE по робототехнике и автоматизации . Письма IEEE по робототехнике и автоматизации. стр. 4947–4954. дои : 10.1109/LRA.2020.3004782 .

[3] Рихтер, Кристоф; Йенч, Сорен; Хостеттлер, Рафаэль; Гарридо, Хесус А.; Рос, Эдуардо; Нолл, Алоис; Рорбейн, Флориан; Ван дер Смагт, Патрик; Конрадт, Йорг (2016). «Скелетно-мышечные роботы: масштабируемость нейронного управления» . Журнал IEEE «Робототехника и автоматизация» . 23 (4): 128–137. arXiv : 1601.04862 . дои : 10.1109/MRA.2016.2535081 .

[4] ttp://myorobotics.eu/myo-projects/myocheetah/

[5] ttp://myorobotics.eu/myo-projects/hopper/

[6] Рихтер, К.; Йенч, С.; Хостеттлер, Р.; Гарридо, Дж.А.; Рос, Э.; Нолл, А.; Рорбейн, Ф.; Смагт, П. ван дер; Конрад, JP (декабрь 2016 г.). «Скелетно-мышечные роботы: масштабируемость нейронного управления». Журнал IEEE Robotics Automation . 23 (4): 128–137. arXiv : 1601.04862 . дои : 10.1109/MRA.2016.2535081 . ISSN 1070-9932 . S2CID 15072613 .

[7] Видео РОБОЙ на YouTube.

[8] Кодзуки, Т.; Мидзогучи, Х.; Асано, Ю.; Осада, М.; Шираи, Т.; Джуничи, У.; Наканиши, Ю.; Окада, К.; Инаба, М. (октябрь 2012 г.). «Методология проектирования грудной клетки и плеча человеческого скелетно-мышечного гуманоида Кенширо - структуры грудной клетки с реберообразной поверхностью -». Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам , 2012 г. Международная конференция IEEE/RSJ 2012 по интеллектуальным роботам и системам. стр. 3687–3692. дои : 10.1109/IROS.2012.6386166 .

[9] Витмайер, С.; Янч, М.; Даламагидис, К.; Рикерт, М.; Маркес, Х.Г.; Нолл, А. (2011). «КАЛИПЕР: универсальная система моделирования роботов с сухожильным приводом» . Международная конференция IEEE/RSJ по интеллектуальным роботам и системам, 2011 г. (PDF) . п. 1063. дои : 10.1109/IROS.2011.6094455 . ISBN 978-1-61284-456-5 . S2CID 2278435 .

[10] Ромбокас, Эрик; и др. (2013). «Управление переменным сопротивлением, управляемое сухожилиями, с использованием обучения с подкреплением» (PDF) . Робототехника и системы : 369.

[deshpandeAct-11] «Техасский университет в Остине, лаборатория робототехники ReNeu» .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]