科技论文
Kenshiro:拥有160块肌肉的强壮机器人
发表于03/23/2018.
东京大学研制的这种由肌腱控制的人形机器人拥有160多块人造肌肉,是多年经验的结晶。大约100个无刷maxon电机确保这个只有1.58米高的机器人具有类似人类的动作。
东京大学开发了一种由肌腱控制的类人机器人,它能做出非常逼真的类人动作。他的名字叫Kenshiro,以一位在20世纪80年代的漫画系列中成名的日本英雄的名字命名。在开发机器人的过程中,日本科学家以人体解剖学为重点,创造了一个看起来尽可能自然的人造人。Kei Okada教授解释说:“我们想要了解人类的动作和外观,并尽可能地在Kenshiro中复制它们。”这个机器人身高1.58米,体重50公斤,相当于一个12岁的日本男孩的身材。
为了模仿大约640个肌肉组成的非常复杂的人体解剖,科学家配备了Kenshiro,腿部最重要的人体肌肉:50腿,76位,躯干,肩部12,颈部22。这个机器人拥有人类机器人的最多肌肉。Kenshiro的160个个人肌腱控制的“肌肉”使得许多人类的运动模式可能。Kenshiro可以移动他的手臂,腿和躯干。他仍然必须学习如何正常行走。机器人如何学习人类的运动?这很简单:展示一个运动,然后他将模仿它。通过开源智能软件和机械接口实现简单的学习方法。学习如何走路需要更多。
Kenshiro的“骨头”是由铝制成的,就像人的身体一样,可以移动地连接在一起。由稻叶正之(Masayuki Inaba)教授领导的科学家们面临的最大挑战是机器人50公斤的体重。一个成人大小的复制品大约重100公斤,这意味着更高的负荷,更高的能量需求和更慢的动作。
93个电机160肌肉
东京大学jouge System Kougaku实验室(JSK)的研究人员通过Maxon Motor决定了一个驱动系统。Kenshiro的160个肌肉使用93 Maxon无刷直流电机。对于那些特殊的肌肉,如腹部和胸部,只有一个电机提供必要的驱动器,它是Maxon无刷EC 16和EC 22电机的电动机。这些电子换向伺服电机脱颖而出,具有出色的扭矩特性,高动态,极宽的速度范围,以及它们的长期使用寿命。肌肉运动需要强大的无刷电机,因此使用60W至100W MaxOn电机。电动机选择的另一个重要标准是电机的温度开发。无法在机器人中安装冷却系统。根据柯达教授的说法,电机的热量很少非常重要。
自1980年以来,JSK一直在制造各种服务机器人和工业机器人,今天专注于Kenshiro等类人机器人的研究。就像他们之前的机器人如Kenta、Kotaro、Kojiro和Kenzoh一样,他们的目标是让Kenshiro尽可能地模仿人体。这意味着Kenshiro需要一个类似人类的外观。因此,日本科学家目前正在为机器人开发皮肤。在不久的将来,Kenshiro应该能够更积极地与他的环境互动。下一个目标是改善Kenshiro的步态,这样他可以走更长的距离,更稳定。