粗糙和平滑-机器人探索任务

智能机器人系统正越来越多地用于灾难控制、救援任务和打捞作业——任何对人类来说太危险的地方。机器人可以在爆炸、地震或其他自然灾害后寻找幸存者，或者为人类提供无法进入的地区的视野，已经成为不可或缺的帮手。强大的EC马达为日本救援机器人“昆斯”提供动力。

在灾区使用的机器人必须有非常高的适应能力。它们必须相当小，不太重，足够灵活，可以穿过裂缝或狭窄的空间到达建筑物内部深处。此外，粗糙的地形应该没有问题。这些救援机器人进入并探索建筑物，以确定是否有气体、辐射或其他危及生命的危险，然后人力救援队伍才能搜索该地区。昆斯已经证明了它能满足所有这些需求。2011年6月，在日本发生强烈地震和随后的福岛核灾难后，昆斯设法爬到了核电站废墟的上层。在那里，它测量了放射性水平，并向外界发送高清图像(见二维码)。这个机器人能够从人类无法涉足的领域提供有价值的信息。

温柏重27公斤，配有四个移动的履带驱动器(脚蹼)。无论机器人是爬陡峭的楼梯还是穿越崎岖的地形，这些鳍状肢会自动适应其角度位置，以适应其下方的表面。正确的接地是一个非常重要的前提。通过测量鳍状电机的功率消耗，可以准确地分析这种接触。此外，前后鳍片上的PSD (Position-Sensitive Device)传感器测量到地面的距离。除了一个抓手手臂(见图2)，两个激光扫描仪也可以连接到机器人。这些扫描仪能够准确地捕捉地形的结构。

此外，昆斯还配备了一个“鸟眼摄像机”，可以以每秒1.6米的速度飞行。控制机器人的操作员必须告诉它该朝哪个方向走，但机器人自己决定了最佳的脚蹼位置，以穿越各种表面，例如楼梯。更新的Quince电机还配备了一个收集放射性灰尘或超细颗粒的设备，以及一个3D扫描仪。为了确保没有机器人丢失，可以连接到无线网络，这是在连接电缆断裂时导航机器人的唯一方法。

这款救援机器人是由日本千叶技术研究所未来机器人技术中心(fuRO)的副主任Eiji Koyanagi研发的。Koyanagi开始了他的教师生涯——在51岁的时候，他成为了一名教授。这意味着他与机器人领域的其他研究人员有着完全不同的背景。榅桲是专门为极端环境而设计的，在极端环境中，榅桲对人类来说太危险了。因此，它的主要应用领域是灾区。“当你开发一个机器人时，你首先要考虑它以后要执行的任务。这是最大的挑战，”Koyanagi解释道。迄今为止，已经制造了8个Quince机器人。但在此之前，所有组件必须是100%功能性的。为此，在德克萨斯州大学站的大型“灾难之城”训练区进行了各种试验。 Quince was the only robot that successfully completed the entire obstacle course at the site as part of a RoboCup contest. In preparation for using the robot inside the Fukushima Daiichi nuclear power plant, several specific customizations were required. “The conditions in the nuclear reactor buildings are very tough. If we had attempted to send Quince in without modifications, it would probably have met its end,” says Koyanagi. Therefore the robot had to be able to survive a fall from approx. 2 m high unscathed, and had to be largely maintenance-free.

强大的发动机，克服每一个障碍
在电机选择方面，fuRO要求绝对可靠的驱动器。电机必须提供高功率和高效率，但又小和轻。这些要求被maxon电机精确地满足了，Koyanagi解释说。六个强大的maxon马达驱动机器人。无刷ec -4极30个直流电动机，每个提供200 W;其中两个已经安装在两条主链上。当昆斯在不平坦的地形上机动时，强大的四杆部队使出了浑身的力量。四个额外的电机(EC22)驱动移动链驱动器(鳍)。它们可以自动调整它们的角度位置，以适应下面的表面。使用RE-max 24将昆斯的3D扫描单元移动到正确位置。 Thanks to the special winding technology and the 4-pole magnets, the maxon EC-4pole drives are unbeatable when it comes to delivering the highest driving power per unit of volume and weight. The motors have no cogging torque, high efficiency, and excellent control dynamics. The metal housing additionally ensures good heat dissipation and mechanical stability. All motors of the chain drives have been combined with the GP32HP (High Power) planetary gearhead with MR encoder. This gearhead was customized by installing a large ball bearing and a reinforced motor shaft. With this power pack, Quince has no trouble managing almost any obstacle.