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机器人系统的设计方法
发布日期:2014-12-29 12:35:04 浏览次数: 字体大小:
机器人的设计方法与计算机的发展是紧密相关的。下面介绍几种常用的设计方法。(1)计算机辅助设计。计算机辅助设计(CAD)技术把人们从繁琐的绘图中解放出来,现在大部分设计者都已经摆脱了三角板和丁字尺的传统绘图方法...
机器人的设计方法与计算机的发展是紧密相关的。下面介绍几种常用的设计方法。
(1)计算机辅助设计。计算机辅助设计(CAD)技术把人们从繁琐的绘图中解放出来,现在大部分设计者都已经摆脱了三角板和丁字尺的传统绘图方法。CAD技术不仅提供绘图的便利,而且改变了整个设计过程。
(2)仿真与虚拟设计。在计算机技术快速发展的今天,机器人的设计也发生了很大的变化,出现了仿真与虚拟设计。对于特种机器人,很多特殊环境,例如深水中和核反应堆强辐射区.只能借助计算机模拟实际环境。前面已经提到Pro/E、UG、Solidworks、Adams等软件的应用已经使设计者不需要制造出实际的机器人就能够仿真和研究机器人的运动学、动力学等特性,以及在计算机环境下开发虚拟数字样机。计算机仿真与虚拟研究使机器人的设计时间大大缩短,使设计者在设计阶段就能发现以后有可能出现的一些问题,而此时更改设计方案是比较容易的,如果等样机已经制产出来了再更改图纸,就会花费更多的人力和物力。
(3)仿生设计。仿生设计不是一种设计方法和工具的突破.而是一种概念上的创新,是一种设计思想。当代机器人研究的领域已经从结构环境下的定点作业中走出来,向航空航天、星际探索、军事侦察攻击、水下地下管道、疾病检查治疗、抢险救灾等非结构环境下的自主作业方面发展。未来的机器人将不仅适应原来结构化的、己知的环境,更要适应未来发展中非结构化的、未知的环境。除了传统的设计方法,人们已把目光对准了生物界,力求从丰富多彩的动植物身上获得灵感,将它们的运动机理和行为方式运用到对机器人运动机理和控制的研究中,这就是仿生学在机器人科学中的应用。目前机器人仿生设计主要包括结构仿生和功能仿生两方面。现代机器人的结构仿生中比较常见有海洋动物仿生、蛇类仿生、变形虫仿生和人体仿生,目前已经开发出鱼形机器人、蛇形机器人以及类人型机器人等多种仿生结构。机器人仿生研究的目的之一是实现功能仿生,使人造的机械完成或部分实现高级生物丰富的功能,如思维、感知、运动、操作等。功能仿生包括大脑功能仿生、感知仿生和运动仿生,目前已经开发出诸如日本Kokoro公司研制的ACTROID机器人、欧盟多所高校共同研制的具有5岁智力的iCub机器人等许多先进的仿生机器人。仿生机器人应用已经成为机器人研究领域的热点之一,势必推动机器人研究的蓬勃发展。
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