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OctopusGripper-從自然界章魚觸手獲取靈感的抓持器

 

章魚是一種迷人的海洋生物，沒有骨骼，幾乎完全以柔軟的肌肉組成，章魚能夠在水下自如地移動，其觸手非常靈活和自如，可敏捷地抓捕不同形狀、不同尺寸的各種生物如貝類、魚類、蟹類甚至鯊魚。

 

OctopusGripper由氣動的軟硅膠結(jié)構(gòu)構(gòu)成。接通壓縮空氣后，觸角將向內(nèi)彎曲，并可根據(jù)各自外形，輕柔地包裹抓取物體。如同其自然原型一樣，硅觸角的內(nèi)側(cè)安裝有兩排吸盤。位于抓手頂端的小型吸盤被動發(fā)揮作用，而在較大的吸盤上則可以應(yīng)用真空，以牢固地抓住物體。由此將吸附與纏繞兩種方式結(jié)合，實現(xiàn)對多種不同形狀、不同尺寸、不同擺放姿態(tài)物體的安全、無損、穩(wěn)定抓持。相比傳統(tǒng)剛性體機器人，仿生軟體觸手具備的柔性抓取特性使其可以更加高效、安全地與人類和自然界進行交互。

 

該項目由Festo 與北京航空航天大學文力副教授及其實驗室團隊歷時一年半合作完成。對此次合作，文力副教授表示：“仿生軟體機器人是一項集材料、力學、生物學、自動化等多學科的交叉研究，也是目前國際學術(shù)界的前沿研究熱點。其未來應(yīng)用除了工業(yè)抓持，還可以應(yīng)用到家庭服務(wù)、醫(yī)療康復(fù)、智能穿戴等多個領(lǐng)域?！?/span>

BionicMotionRobot-具有自然運動特性的輕型機器人 

無論是敏感、柔和、強大或動態(tài)特性要求，均可一一滿足——BionicMotionRobot從象鼻和章魚觸須的運動中獲得啟發(fā)，采用了柔性氣動波紋管結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的閥和控制技術(shù)，能毫不費力地模仿這兩種原型的動作。氣動輕型機器人擁有十二個自由度，這種仿生手臂的負載能力為三公斤– 與本身重量相當。

 

波紋管由堅固的彈性體構(gòu)成。每個均由獨特的3D紡織面料包裹，與章魚觸須的肌纖維類似，得益于這一創(chuàng)新纖維技術(shù)，波紋管結(jié)構(gòu)能夠向所需運動方向進行伸展，同時在另一個方向上受限，首次能最大限度釋放可用力。

 

BionicMotionRobot的手臂由三個基礎(chǔ)節(jié)段構(gòu)成，每段均由四個氣動波紋管驅(qū)動。Festo Motion Terminal（Festo數(shù)字控制終端）負責十二個柔性波紋管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜控制和調(diào)節(jié)任務(wù)。安裝在系統(tǒng)縱軸的光學外形傳感器識別整體運動裝置的位置、形狀和互動。通過這種模塊化設(shè)計，機器人手臂可在三個不同的方向上同時彎曲，并流暢地對其生物學原型的自然運動予以轉(zhuǎn)化。

 

柔性運動裝置概念以2010年的仿生搬運助手為基礎(chǔ)，后者以其安全可靠的人機合作特點榮獲德國未來獎。

 

BionicCobot-敏感的人機協(xié)作幫手

 

BionicCobot運動方式以人類手臂為原型，整個結(jié)構(gòu)包括肩膀、上臂、肘、橈骨和尺骨以及爪手。該機器人有七個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)都利用了二頭肌和三頭肌的自然工作機制 – 伸屈肌群高效率的相互作用。藉此，這個機器人可實現(xiàn)非常精細的動作，跟人的手臂功能無異。

BionicCobot 可以進行精細調(diào)節(jié)，動作可充滿力量、敏捷，或敏感柔和、一觸即收；因此該系統(tǒng)即使與人發(fā)生碰撞也不會危及人身安全。這種特性的實現(xiàn)要歸功于Festo Motion Terminal（數(shù)字控制終端），這是一種氣動自動化平臺，在小空間中整合了高精度機械元件、傳感器、復(fù)雜的控制和測量技術(shù)。

取決于待執(zhí)行的工作， BionicCobot 能配備多種不同的抓取系統(tǒng)。通過特別開發(fā)的圖形用戶界面可直觀地進行操作：用戶可示教BionicCobot 需要執(zhí)行的動作，配置相應(yīng)的參數(shù)。設(shè)置的工序可用拖拽功能復(fù)制到工序排序界面中，可實現(xiàn)任意運動順序。整個運動順序在聯(lián)機設(shè)定時，機器人會同步完成動作。平板電腦和Festo Motion Terminal（數(shù)字控制終端）之間的接口是機器人操作系統(tǒng)（ ROS）平臺，可計算動態(tài)路徑規(guī)劃。

 

仿生學習網(wǎng)絡(luò)

Festo仿生學習網(wǎng)絡(luò)在世界上享有盛譽，通過與世界著名大學、研究機構(gòu)和開發(fā)型企業(yè)合作，在過去10余年研制出一系列聞名世界的仿生機器人，如智能飛鳥，仿生蝴蝶，仿生袋鼠等。其目標是借助仿生學讓自動化運動過程更具效率和成效，為自動化世界提供源源不斷的靈感。