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图8显示机器人的外形和关节的结构。

图8 机器人模型

1)手臂: 这个手臂有七个类人类的自由度。其中四个用来定位,其他用来定向。对于定位来说四个自由度是多余的,因此机器人可以用适当的姿势在宽阔的工作空间接近物体。因为没有直角关节(第二和第四关节),所以手臂的外形比较苗条,从而减小液体阻力。

手臂结构为骨骼型可以减轻重量,并且维修方便。马达主体部分和阀块被设计成构成骨架的一部分。构成材料全为铝合金,且其表面覆盖氧化物和聚四氟乙烯防止海水腐蚀而起到保护作用。

像位移传感器或者伺服阀这样的电子部件放在防水的容器中,电线通过气动连接器放在气动导管中。

2)机器手:机器手是机器人的重要装置,可以在水下接触,抓,操控物体。因此为了代替潜水员的手来实现高水平的任务,就要求多功能性和灵敏性。从直接远程操作控制,也需要人类操作员来掌握机器手和目标之间的相对位置。

考虑到这些问题,一个模拟人手形状和功能的有指机械手就被采用了。但是从手的原理和控制的复杂程度模拟手指和关节的数量是非常难的也是不现实的。因此手指的数量定位三个(拇指、食指和中指),因为这是实现操控和稳定抓住

不同形状目标的最小数量。

图9是成熟的三指机械手的一个关节结构。其中的七个关节是由操作员灵活控制的,七个是拇指的三个关节和另外两个手指的中间和下面关节。剩余的关节为适应目标而弯曲。

执行结构也就是橡胶肌肉驱动器安装在手掌,并且每个关节都由连接链驱动。这些关节的收缩由人工肌肉完成,伸展由回程弹簧完成。每个关节的收缩角度通过用一个小的负载单位测量回程弹簧的收缩压力来测得。一个关节的收缩转矩最大为0.3kgm,足够用于实际应用。

每个手指尖都是应用帕斯卡原理的触觉传感器。指尖主要部分安装一个小型的压力传感器,传感器被包裹在由橡胶管做成的空腔内。这个腔内装满水。当手指尖接触物体,水的压力随着接触压力按比例增长。

图示是这个成熟的三指手的外形图。这个手在形状和重量上和一个成年男性的手相似。长度(从指尖到掌跟)为200mm,质量为600g。

图9 机器手关节的结构

图10 三指机器手

B. 控制系统

图11是远程机器人的控制系统的功能模块图。图12为操作员的工作间。

图11 控制系统结构

图12 操作员工作间略图

图13 手套型控制器

1)人机接口:操作员可以使用三个不同的主要设备来控制机器人手臂。其中主要的操作设备的结构与从动装置的不同,用来减少操作者的约束。第二个是应用电磁结合的三维数字控制设备,用来放松操作者的胳膊和手。另一个是操作者用