12
Рисунок 2 – Клешня для робота-манипулятора «RKP-RH101-A»
Для управления клешней - захватом широкое использование получил
серводвигатель “RKP-RH101-A”, который подбирается в зависимости от
поставленных перед роботом задач.
Для установки на манипулятор клешню “RKP-RH101-A” подходят
любые стандартные механизмы таких фирм производителей как “Hitec”,
“Spektrum”, “Parallax” и “SpringRC” (серводвигатели SM-S4509M и SM-
S4504BW).
На рисунке 3 показано размещение манипулятора в виде клешни на
гусеничной платформе.
13
Рисунок 3 – Размещение манипулятора в виде клешни на
гусеничной платформе
Ниже на рисунке 4 показано размещение манипулятора
непосредственно в виде клешни на стационарной программируемой
платформе Robotic ARM.
Данная платформа довольно широко используется для обучения
студентов.
Рисунок 4 – Размещение манипулятора в виде клешни на
стационарной программируемой платформе Robotic ARM
Наибольшую популярность получил же робот с клешнёй «LEGO
EV3».
Данный робот с клешнёй умеет не только хватать, но и поднимать
твердотельные предметы.
И оба эти действия он способен делать с помощью всего одного
двигателя.
14
А за счёт резиновых кончиков своей клешни, этот робот может
приподнимать даже скользкие грузы.
Ну и конечно, то, что робот «LEGO EV3» схватил, он может
перевозить на другое место и поставить предмет.
При сборки мобильного робота «LEGO EV3» он работает
следующим образом:
после старта робот делает так называемую “зарядку”,
разминает клешню;
после зарядки робот «LEGO EV3» сканирует местность перед
собой до 30 см., поворачиваясь на угол от +90 до -90 градусов
(угол обзора – 180 градусов);
в случае обнаружения предмета, робот «LEGO EV3»
подъезжает к нему и хватает, потом едет обратно,
разворачивается назад на угол +180 или -180 градусов,
проезжает на 30 см. (в первый раз на 30 см., во второй - на 20 и
в третий - на 10 см соответственно) и бросает его. Далее
возвращается назад;
когда собрано три предмета, робот уходит в спящее состояние
(засыпает): программа останавливается.
Использование принципов создания клешней позволяет собирать
руки манипуляторов именно для человекоподобного робота «RKP-RH101-
3D».
Манипулятор позволяет захватывать предметы по принципу
пятипалой человеческой руки с дальнейшим их удержанием,
перемещением в пространстве относительно любой плоскости, а также
переносом на расстояние.
Возможно использование сжатого в кулак манипулятора «RKP-
RH101-3D» для динамического воздействия на внезапно возникшее сбоку
15
или впереди препятствие (или же на соперника в боях роботов, когда он
используется в развлекательных целях).
Общий вид манипулятора робота показан ниже по тексту на рисунке
5.
Рисунок 5 – Общий вид манипулятора робота
Перемещение звеньев манипулятора «RKP-RH101-3D»
обеспечивают сервомеханизмы (серво), которые представляю собой
аналоги мускулов в руке человека.
Обычно в качестве них используются сервоприводы, которые
включают в себя:
редуктор (то есть систему зубчатой передачи для уменьшения
числа оборотов серво и для увеличения крутящего момента
соответственно);
16
электрическую принципиальную схему управления серво,
регулирующую непосредственно скорость вращения
электродвигателя и само его направление.
В роботизированной кисти руки «RKP-RH101-3D» установлен 1
серво двигатель большой мощности для того, чтобы быстро разжимать и
сжимать именно всю кисть манипулятора (то есть все 5 пальцев
манипулятора в виде руки).
Это применимо в боевых роботах для нанесения ударов, но также
возможна компоновка кисти робота, при которой каждым пальцем будет
управлять отдельный серво весом 10 грамм, например, рулевая машинка
«GS-9018».
Вид на внутреннюю часть ладони человекоподобного робота «RKP-
RH101-3D», а также пример ладони кисти человекоподобного робота,
зажатая на 50 процентов, показана на ниже по тексту на рисунке 6.
Рисунок 6 – Ладонь кисти человекоподобного робота
17
1.2. Роботизированные кисти андроида
На сегодняшний день наибольшее распространение получили
программируемые роботы-андроиды.
Но практическое применение имеет и кисть робота отдельно –
непосредственно в области применения как программируемого протеза для
инвалидов.
Цель использования - повышение степени форм приспосабливания
при захвате [15].
Бывают такие протезы как косметическими (просто для сокрытия
дефекта, изъяна), так и рабочими [17].
Появляются действительно серьёзные и очень перспективные
результаты.
Шотландская компания «TouchBionics» выпустила на мировой
технический рынок независимые и полностью съёмные электронные
программируемые роботизированные протезы кистей и отдельных пальцев
рук.
Такие биомеханические протезные системы «ProDigits» и «i-LIMB»
включают в себя унифицированные взаимозаменяемые узлы, питаются
непосредственно от батареек и используют в своей среде интерфейс
«Bluetooth».
Такой программируемый протез очень полезен в бытовых целях,
когда человеку необходимо точное удержание твердого предмета (рисунок
7) [3].
18
Рисунок 7 – Применение протеза кисти руки в быту
Британская компания «BeBionic» в свою очередь создала
бионическую программируемую кисть - наиболее «продвинутый» и
высокотехнологичный из всех существующих на сегодняшний день
протезов кистей рук.
В его основе лежит использование так называемой
миоэлектрической системы управления, которая дополнена очень удобной
возможностью тончайшей донастройки устройства уже непосредственно
самим пользователем [32].
Иными словами, такой программируемый протез управляется
посредством интерпретации сигналов, которые появляются при
сокращении мышц руки и человек имеет возможность сам направлять
параметры программируемого протеза, так, как это ему необходимо в
данный момент [38].
Предыдущие разработки, которые проводились в данной области,
демонстрировали только возможность сжимания и разжимания ладони
руки.
19
Изобретение BeBionic также является и первой во всем мире
бионической кистью, которая способна на осуществление вращательной
артикуляции.
К тому же, здесь сообщение с управляющим персональным
компьютером реализуется вообще без проводов, в отличие от большинства
предыдущих аналогичных схем, которые оснащённые USB-интерфейсом
[33].
Программируемая кисть по внешнему виду мало отличается от
обычной человеческой кисти.
В настоящее время для наиболее незаметной интеграции протеза
кисти в конечность нуждающегося пользователя компания-разработчик
прибора предлагает целых двенадцать вариантов оттенков внешнего
исполнения.
Компания «TouchBionics» продолжает развивать свои
роботизированные протезы «i-limbdigits», продолжая оставаться и дальше
признанным технологическим лидером в области протезирования кистей
рук.
Использование данного протеза с легкостью позволяет удерживать
мобильный телефон (рисунок 8) или же позволяет взять в руку маленький
предмет (рисунок 9) [28].
20
Рисунок 8 – Использование сотового телефона с помощью кисти
Рисунок 9 – Захват небольшого мячика с помощью кисти
Помимо этого, улучшены также и сами кистевые протезы.
В последнее время был представлен уже более широкий ассортимент
выбора вариантов по размерам.
Персональный компьютер и вся управляющая начинка размещаются
прямо на роборуке.
Пальцы кисти программируемого робота могут быть использованы
как для жестикуляции в развлекательных целях, а также и в рекламных
целях.
Так, разогнутый большой палец кисти и согнутые остальные четыре
пальца, могут служить наглядной демонстрацией, что всё в порядке
(рисунок 10).
21
Рисунок 10 – Жестикуляция большого пальца кисти
Примерно год назад команда компании “Can-Touch.ru” (специалисты
в области промышленной программируемой 3D-печати) вдохновилась
идеей создания функционального детского протеза (рисунок 11) [5].
Рисунок 11 – Протез кисти, построенный с помощью 3D печати