Touch-känslig avatar-robotarm baserad på realtidshaptics

20090926 Overview Of Divine Truth - Secrets Of The Universe S1P1 (Maj 2019).

Anonim

Forskare vid Keio University's Haptics Research Center har utvecklat en "realtid-avatar-robotarm" som överför ljud, vision och mycket känsliga känslor av beröring till fjärrstyrda användare. Denna innovativa beröringskänsliga robotteknik rapporterades i oktober 2017 av IEEE Transactions on Industrial Electronics och demonstrerades vid CEATEC (oktober 2017, Tokyo). Tekniken förväntas hitta tillämpningar inom områden som industriell tillverkning, skördar av jordbruksprodukter och vårdhem.

Det finns efterfrågan på robotteknik för att övervinna de skrämmande utmaningarna från det 21: a århundradet, som att åstadkomma äldreomsorg i snabbt åldrande industriländer, stödja arbetskrävande jordbruk och svara på extrema nödsituationer där människor inte kan ingripa direkt, såsom katastrofkatastrofer.

Med den här bakgrunden fokuserar ett växande antal forskare på potentialen för "haptics" -maskinkommunikation baserat på beröring - för att lösa dessa och relaterade problem. I sin enklaste form tillåter haptics användarna att känna känslan av beröring via vibrationer av tvångsrörelse. Sådan teknik utnyttjar beröringssensorer som kan vara svåra att kalibrera och ofta fel i extrema miljöer som värme och strålning. Vidare är konventionell haptikteknik baserad på vibrationer och är pseudo-taktil. Så, även om det kan användas för spel och underhållning, är dess utbud av industriella applikationer väldigt begränsade.

Takahiro Nozaki och kollegor från fakulteten för vetenskap och teknik och Haptics Research Center vid Keio University utvecklade en haptisk baserad avatarrobot med en generell användarmekanism (GPA) som överför ljud, vision, rörelse och viktigare, mycket känslig känsla av beröring (kraft-taktil överföring), till en fjärrplacerad användare i realtid. "Denna" verkliga haptics "är en integrerad del av IoA-teknikens Internet, med applikationer inom tillverkning, jordbruk, medicin och omvårdnad, säger Nozaki.

Det här är världens första högkvalitativa taktila kraftöverföringsteknik som minns mänskliga rörelser, redigerar dem och reproducerar dem. Denna arm använder inte vanliga touch sensorer, vilket gör det billigare, mer kompakt och robust med avseende på funktionsfel och ljud. Kärntekniken bakom denna avatarrobot bygger på hög precisionmotorer som är integrerade i avatararm och algoritmer för att driva dem. Hög precisionskontroll av kraft och position är avgörande för överföring av känslighet utan att använda touch sensorer.

Nozaki och kollegor har lanserat "Motion Lib" för att kommersialisera sin "real-haptics-teknik". Huvudprodukten är ett integrerat chip som kallas "ABC-CORE" IC-kraft / taktil styrenhet. Detta IC-chip styr kraftjusteringen av DC / AC servomotorer och tvingar den taktila överföringen med två motorer synkroniserad i rörelse. Viktigt, eftersom belastningskraften applicerades Till motorn beräknas med en algoritm i chipet, det är inte nödvändigt att installera kraft- eller vridmomentsensorer.

Robotsarmar med hög precision används ofta inom industrin, till exempel för repetitiva handlingar i bilmonteringslinjer. Sådana robotarmar upprepar emellertid bara en förprogrammerad serie kommandon och tar tag i väldefinierade, solida komponenter som används för att bygga bilar.

Utmaningen är att kunna känna igen en forms form, materialkomposition, mjuka eller hårda och position och manipulera det enligt realtidsanvisningar från en användare som befinner sig på avstånd från armen, där armen fungerar som en realtids avatar.

De kritiska tekniska genombrott i motorstyrning och robotik för robot-avataren som utvecklats av Nozaki och medarbetare rapporterades först av Keio Universitys Kouhei Ohnishi, 1983 i en titeln "Torque-speed regulation of DC-motor baserat på belastningsmomentuppskattning metod."

Ohnishi fortsatte att utveckla sina idéer i sitt 1993-dokument om "sensorless moment control" (IEEE Transactions on Industrial Electronics, 40, 259, (1993)).

Denna rapport följdes av hans förslag till "Motion Control in Mechatronics" (IEEE Transactions on Mechatronics, 1, 56, (1996)).

Därefter tog Ohnishi i 2004 upp frågan om "god känsla för avlägsna föremål" i AMC 2004- Kawasaki, Japan.

menu
menu