控制精度達(dá)毫米級 新型軟機(jī)械手打開精準(zhǔn)控制新方案
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】機(jī)械手是工業(yè)機(jī)器人的一種重要形式，也是較早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)之一。其定義并不復(fù)雜，簡單的說就是通過編程控制，借助機(jī)械之間的活動結(jié)構(gòu)，完成各種預(yù)期的作業(yè)。而實(shí)際運(yùn)行中，工作的過程也多是在模擬人手的一些動作或者是動物的一些行為，如抓取、旋轉(zhuǎn)、抬升等。
而在機(jī)械手這個大類中，有一個比較特殊的子類——軟體機(jī)械手。這是一個近年來廣泛引起關(guān)注的新興機(jī)械技術(shù)。與傳統(tǒng)機(jī)械手相比，他更傾向于，模擬自然界中具有柔軟性和身體順應(yīng)性的生物系統(tǒng)組織，如章魚觸手、象鼻等。這也賦予此類機(jī)械手在操作精度、靈活性、容錯率上的優(yōu)勢。考慮到軟體機(jī)械手的主要制造材料為軟質(zhì)材料(如硅膠、PDMS、橡膠等)，因此其技術(shù)許多時(shí)候基于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性及材料的柔軟性和可變形性。就在最近，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在軟體機(jī)械手領(lǐng)域收獲了關(guān)鍵性突破，成功實(shí)現(xiàn)了毫米級精密運(yùn)動控制。
據(jù)悉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功研制出了新型TSM軟機(jī)械手。該機(jī)械臂的驅(qū)動結(jié)構(gòu)由首次提出的鮑登管和電纜肌腱組成的復(fù)合肌腱和氣驅(qū)錐形波紋管緊湊集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的可變剛度范圍。此外，研究團(tuán)隊(duì)還采取了基于深度學(xué)習(xí)方法與閉環(huán)迭代反饋控制器結(jié)合的控制策略，進(jìn)一步提升了軟機(jī)械手運(yùn)動控制的精密度。
而在實(shí)際的測試環(huán)節(jié)中，機(jī)械手在遙操作控制下成功完成了越障抓取操作，并且驗(yàn)證了其在人手干擾下沿平面跟蹤軌跡的任務(wù)能力，展現(xiàn)出了毫米級控制精度和對外部擾動的自適應(yīng)性。此外，該技術(shù)同樣為軟機(jī)械手設(shè)計(jì)與控制提供了新的解決途徑和發(fā)展思路。
而從應(yīng)用的角度來說，軟體機(jī)械手憑借其優(yōu)勢本就在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和廣闊的前景，相信哈工大的成果只是一個開始。隨著材料科學(xué)、傳感技術(shù)和控制算法的不斷進(jìn)步，未來，軟體機(jī)械手將更加智能化、精準(zhǔn)化和多樣化，為更多領(lǐng)域帶來革命性的變革。并且伴隨著成本的進(jìn)一步降低，這項(xiàng)實(shí)用性技術(shù)也應(yīng)該會逐漸進(jìn)入我們的生活，給我們帶來便利與樂趣。
本文參考資料來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)新聞網(wǎng)
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