智能機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性要求動(dòng)力源輕、小、出力大。而現(xiàn)有的移動(dòng)機(jī)器人無(wú)一例外地拖著“辮子”。以動(dòng)力源的重量/功率之比為例，目前電池約達(dá)到60g/W(連續(xù)使用小時(shí))，汽油機(jī)約為1.3g/W，都不理想，而且使用有局限性。到目前為止，尚未見(jiàn)到改善動(dòng)力源的有效辦法。電機(jī)仍然是智能機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。要使智能機(jī)器人的作業(yè)能力與人相當(dāng)，它的指、肘、肩、腕各關(guān)節(jié)大致需要3-300Nm的輸出力矩和30-60r/min的輸出轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)伺服電機(jī)的重量/功率之比約為30g/W，而人

廈門(mén)岳航計(jì)算機(jī)工程有限公司

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在百米跑和投擲壘球時(shí)腿、肩、臂的出力大約為1g/W，相差甚大。日本在改進(jìn)電機(jī)的性能方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。例如：核工業(yè)機(jī)器人臂和腿的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重量已減輕到原來(lái)的1/10，使機(jī)器人整體自重降低到700kg，但與它只能處理20kg重的工作相比，遠(yuǎn)非令人滿意。人們寄希望于新驅(qū)動(dòng)器，例如：人工肌肉、形狀記憶合金、氫吸附合金、壓電元件、撓性軸、鋼絲繩集束傳動(dòng)等等。雖然各有誘人的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)用性方面還達(dá)不到伺服電機(jī)的水平。日本極限作業(yè)機(jī)器人計(jì)劃中，水下機(jī)器人機(jī)械手的手腕和手爪驅(qū)動(dòng)采用了人工肌肉，肌肉本身的重量才5-8g，以20kg/cm2壓力的高壓水為工作介質(zhì)，收縮力高達(dá)50kg(管徑3mm)。這是新型驅(qū)動(dòng)器一個(gè)成功的例子?？傊?，智能機(jī)器人性能指標(biāo)的改進(jìn)是無(wú)止境的，對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求也越來(lái)越高。什么是客觀的衡量標(biāo)準(zhǔn)呢?一個(gè)容易接受的辦法就是把它與人的體能加以比較。從這個(gè)角度來(lái)看，智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前差距還相當(dāng)大。

3.5 仿生機(jī)構(gòu)

智能機(jī)器人的生命在創(chuàng)新，開(kāi)展仿生機(jī)構(gòu)的研究，可以從生體機(jī)構(gòu)、移動(dòng)模式、運(yùn)動(dòng)機(jī)理、能量分配、信息處理與綜合，以及感知和認(rèn)知等方面多層次得到啟發(fā)。目前，以驅(qū)體為構(gòu)件的蛇形移動(dòng)機(jī)構(gòu)、人工肌肉、仿象鼻柔性臂、人造關(guān)節(jié)、假肢、多肢體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)等等受到人們的關(guān)注。仿生機(jī)構(gòu)的自由度往往比較多，建立數(shù)學(xué)模型以及基于數(shù)學(xué)模型的控制比較復(fù)雜，借助傳感器獲取信息加以簡(jiǎn)化可能是一條出路。

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