外骨骼机器人上臂前臂结构设计(2)
时间:2018-04-25 22:55 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
外骨骼机器人手臂能够帮助士兵携带更多更重的东西，甚至搬运一些超过自身极限的重物，并且帮助穿戴它的士兵能在战场上或者其它有危险的地方更好地更大可能地生存下来。[1] 在军事的外骨骼机器人技术的成熟，相信我们的作战能力有了显著的改善，快速行进的步兵将再次在战场上发挥重大作用，而就地震海啸之类的救灾而言，外骨骼机器人在灾后救援重建的作用将不言而喻。[2] 在一般情况下，我们认为，即使外骨骼机器人现在可能不足以满足需求的战斗，但完整的处理材料或飞机轰炸的后勤任务仍然可以 1.2 国内外外骨骼机器人的研究水平 1.2.1 国外外骨骼机器人技术研究水平 1.2.2 国内外骨骼机器人技术研究水平 1.2.3 国内外外骨骼机器人研究遇到的难题及发展趋势 美国国防部研究计划（DARPA）2000为提高人的能力的建议，并要求外骨骼成熟的系统可以显著提高士兵的力量和速度，还可以通过内置在外骨骼的计算机辅助士兵进行在外国领土的行进。[10] 该计划还处于早期阶段，所以有关这些可穿戴式机器的细节还很模糊。但是DARPA已确定了一些东西，你可以期望可穿戴式机器人是可用的。下面是研究人员预计达到的士兵外骨骼的目标： 1、提高行进速度：当士兵负荷很大时，军队很难快速前进。DARPA的外骨骼行走速度目前还不能确定，但理论上不会很慢 2、增加力量强度：让士兵将能够携带更多的武器和弹药，还将使士兵能够穿上厚重的防弹衣和其他防护装备防弹。这样一来，士兵的武器装备水平就会得到提高，就能够去除行军中大的障碍，提高作战能力。20世纪60年代的时候，通用电气公司（GE）与美国的军方合作开发了一款名为哈迪曼的外骨骼。它使一个人举起120公斤的重量就像5千克那么容易。 3、跳跃能力提升：穿上这外骨骼机器将能够提升多少的跳跃能力目前还没有定数，但能轻松跳过一般障碍物是肯定的。  图1.7 美军穿着外骨骼机器人工作图 一般来说，当士兵们处在未知地形中且行军路途遥远的时候，此设备可提高其耐用性。设备功率的增加可使修复人体自身力量很难修复的重型设备成为可能。专家认为，增加的身体护甲可以降低伤亡率。这些机器将配备传感器和全球定位系统（GPS）接收器，士兵可以借此了解他们将要穿越的地形，从而确定前往指定地点的最佳路线。 一旦研制成功，美军将普遍配备这些外骨骼，美国将会有大量超级士兵，这些超级士兵可以跳得更高，跑得更快，并拥有很大负载能力。然而，这些设备的研制预计需要数年甚至数十年。为了进一步研究外骨骼机器，我们要考虑以下几点： 1、结构材料：外骨骼必须坚韧，轻便灵活，最好是复合材料。材料本身也必须能够承受敌人的炮火，以保护穿着者。 2、能量源：该能量装置已无法支持外骨骼的能耗之外的小的其余的能量消耗，所以这些主要是从能量来进行限制的。供给能量之前，具有能量的外骨骼必须足以支持24小时。此外，该装置必须易于产生能量，并且要易于携带。 3、控制方式：本机控制必须是无缝的。之后，使用者必须能够使设备无障碍地正常活动。 4、执行机构：设计者必须保证机器顺利不卡顿地移动，不致使穿着者的动作发生过长的延迟。此外，驱动器必须像发动机一样的安静并且高效。 5、生物力学：开发人员设计的必须是和人体的结构相同的可弯曲的关节。外骨骼必须能够朝着各个方向移动，就像人们任意出行在战场上。如果失去了这种能力，士兵穿着它可能会带来种种不便，甚至可能会陷入非常危险的境地。 (责任编辑：qin) |