人类双面行走机器人

在机器人工程世界中，有两种主要方法可以查看机器人走路。机器人在每种运动时必须是准静态稳定，或者它可以以更具活力的方式像人类走动，那里如果它会停止半途而废，它会倒闭。真正的诀窍一直在保持动态行走的机器人直立。

助理教授Aaron Ames博士，在A＆M BipeDal实验机器人实验室（Amber），在设计，模拟和制造的机器人中掌握一支学生，这将像人类走路。琥珀色2是一个重要的项目。制作人类的BipeDal行走机器人将推进玩具或新颖性的机器人，以及在包括空间探索，灾害反应，军事行动，老年援助，康复和假肢的各种应用程序中进入高级应用领域。

大多数机器人今天建造使用所谓的准静态运动方法，或ZMP（零时刻）的行走技术。这种类型的操作基本上意味着水平方向上的没有（或零）时刻（惯性）存在于脚部击中地面的“点”处存在。如果机器人停止中途，则继续支撑。这不是人类的步行。如果我们被停止中步，我们将崩溃。德州A＆M团队发现，通过使用基于电压的控制器，他们的步行方法本质上可以更加动态，因为可以更容易地结合到设计中。

根据AMES博士的说法，“克服的第一个进球是如何在数学上模仿这种高度动态的系统，然后如何制造控制器和其他硬件来做你想要的事情。类似于我们选择与我们的第一个机器人有关，我们决定从头开始创建我们的下一代琥珀色的2个机器人。该过程包括使用SolidWorks渲染的初始CAD设计，通过使用Wolfram MathmaticA的数学分析，使用MathWorks的Matlab进行仿真和控制器设计，最后使用国家仪器的LabVIEW进行最终设计的上层控制。“

设计中的所有内容都必须通过计算机进行全面思考，然后使用计算机进行分析，然后订购。“我们不能滚珠公园我们的任何数字，”亚伦说，“特别是机器人腿的机械操作。”该团队发现，他们需要使用电机和齿轮，可以在八到十二次​​牛顿仪表之间提供扭矩，并每秒速度速度降至五到六个弧度。“在这样的低速下，我们特别关注陷入困境的齿轮问题，”亚伦说。

该团队决定使用Maxon Motors进行最终机器人设计。“我们沿途发现的一个重要因素是Maxon的电机规格表是准确的（不是所有规格表），这意味着我们知道我们从Maxon订购的时候我们得到了什么，”他说。琥珀色2机器人使用三个电动机和每个腿的三个直角齿轮齿轮，每个电动机为每个关节踝，膝盖和臀部。首先，团队使用Maxon Motors以及另一个供应商的直角齿轮夹，但在高电机到齿轮头扭矩之间，并且由于未对准和/或组件之间的连接而导致的固有振动，关节迅速失败。根据AMES博士的说法，“我们发现我们需要一个无缝包装（见侧边栏），这让我们能够保持最紧密的关节机制的公差。”当机器人脚撞到地面时，电机必须逆转冲击，这导致电机上的大量扭矩。

琥珀色2使用Maxon的无刷电机进行高性能。电动机是电子换向，使它们能够提供极长的电机寿命 - 没有机械刷子磨损。霍尔效应传感器内置在每个电机中，以便为控制电子设备提供反馈。通过组装电动机，使得线圈在转子外部，达到良好的散热和高过载能力。每个电机都有一个不锈钢外壳。型号的直径和长度不同，依赖于客户的需求和选择 - 通常为16至40毫米（0.63至1.57英寸）直径，24至88毫米（0.94至3.46英寸）。环境温度范围为-40o至100℃（-40o至212of）。

Maxon Motors使用高能钕磁铁，从而导致非常响应的机械时间常数低至5毫秒，同时最小化整体尺寸。使用电子换向允许最小电噪声。电动机提供多个不同的绕组，以优化具有可用电压的所需速度。各种配件，例如齿轮头，编码器，制动器和控制电子设备可以补充电机。

出于数量或原因，正确的角度接头使机器人以更自然的状态运行。“我们发现，如果我们直接将电机直接放在联合上，我们遇到了一些奇怪的批量分配问题，而通过使用来自Maxon的直角电动机/齿轮头组件，我们没有看到发生这种情况。此外，大会有助于机器人本身适当的重心位置，“他说。

利用适当的联合组件，组件以非常可预测的方式作用，这在创建控制界面时是必不可少的。“你希望一切都随着数学和控制软件的决定而言，”亚伦说。允许高扭矩电动机的组装顺畅地操作缓慢。该团队为六个关节中的每一个安装了较大的链轮和链条。这个想法是，链将成为最薄弱的环形肌腱 - 更换昂贵。

该团队通过专注于所显示的数据显示镜像镜面春天阻尼系统的行走行为，致力于转动机器人的能力，这些数据是镜像射击的行为，这是最简单的机械系统之一。它们现在正在通过使用电动机和齿轮头的组合来复制该系统，以及专有电子设备。这意味着琥珀2机器人在其途中是世界上第一个动态行走的机器人之一。

MaxonSpIroid®齿轮设计允许每个直角齿轮头在最小的空间中实现最大扭矩。可安装在各种Maxon电机和齿轮上的齿轮头，其提供在几种版本中，包括带有低间隙的后驱动（4：1比率）和非背部可驱动（31：1比率）。

该装置紧凑，重量轻，提供极高的扭矩，高刚度/低偏转，具有大施加的载荷，保持操作，具有绝对的输出轴位置，可与编码器安装选项可实现，这对于琥珀色的安装方案很重要be mounted directly onto brushed or brushless motors, or stacked on different ratios of the company’s planetary gearheads.