日本機(jī)器人會“流汗” 功能接近人類
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不知道大家是否了解美國大名鼎鼎的大狗機(jī)器人,不過很遺憾,還沒開始服役,大狗機(jī)器人就被美軍放棄了,原因是噪音過大,太容易暴露自己和士兵的位置,成為活靶子。
(美國開發(fā)的大狗機(jī)器人)
其實,除了噪音過大,困擾機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域的另一大難題,就是智能部件散熱問題。尤其是"大狗"或者"Altas"這種超智能機(jī)器人的電機(jī)眾多、機(jī)械構(gòu)造極其復(fù)雜、能量消耗大的高級擬物/人機(jī)器人發(fā)熱量往往是我們平時所接觸電子產(chǎn)品的上百甚至上萬倍。
現(xiàn)在這個問題似乎有了解決方案。在最近的世界機(jī)器人大會上,日本JSK實驗室的研究人員展示了一個好辦法--讓機(jī)器人出汗。是的就是和人一樣,出汗散熱。像人類一樣,機(jī)器人長期工作后會產(chǎn)生大量熱量,這不僅增加會給機(jī)器人系統(tǒng)帶來壓力,同時還會在機(jī)器人充電前限制了它們的活動時間。 而人類能成為優(yōu)秀長跑運動員的其中一個原因是具有出汗能力,汗水的蒸發(fā)有助于冷卻我們的身體。現(xiàn)在日本東京大學(xué)的JSK實驗室決定借鑒這種行為來嘗試提高機(jī)器人的性能,他們制作了一個可以裝水的金屬框架,當(dāng)機(jī)器人在運動時水可以滲出。這項研究獲得了 IROS 2016 - Best Application Paper Award (2016年度最佳應(yīng)用獎)
(JSK實驗室研發(fā)機(jī)器人所使用的流汗金屬)
連他們自家的機(jī)器人--Kengoro都亮瞎眼了。
(一雙充滿好奇心和洪荒之力的大眼睛)
Kengoro身高170厘米。體重56KG,完全的人形機(jī)器人,骨骼架構(gòu)以及那幾條黑乎乎的健碩"股四頭肌"……這些類人骨骼架構(gòu)和"肌肉"可不只是用來看看的,他們真的很"人類"。
(Kengoro結(jié)構(gòu)圖)
除了眾多的液壓傳動結(jié)構(gòu)、電路系統(tǒng)、控制器,Kengoro還有108個電機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)114個方位的動作。而之前轟動全球的谷歌Altas機(jī)器人,也只有28個方位的動作喔!
(傳感功能)
下來我們看看這個機(jī)器人都有什么功能?
作一個俯臥撐,要用上幾乎所有的自由度。
(任意自由度模擬人類俯臥撐)
這是一種被動式的降溫方式,相對水冷設(shè)備還不盡如人意,但比起風(fēng)冷,是風(fēng)冷效果的三倍!這種“排汗”的耗水量,與人類一樣,一杯水可以運作半天??吹竭@些帶細(xì)密毛孔的材料是Kengoro所使用的骨架材料,因為沒有皮膚,所以散熱毛孔就做在了這些與電機(jī)相連的金屬骨架上。
這些骨架是由3D打印的鋁合金制成,原料則是被激光燒結(jié)過的鋁粉,冷卻后,就會形成密度不易的毛孔骨架。
散熱原理圖
這種“汗水”冷卻法采用的“汗腺”系統(tǒng)比傳統(tǒng)的主動冷卻占用更少的空間。傳統(tǒng)的主動冷卻系統(tǒng)包括了散熱器、管道和風(fēng)扇系統(tǒng)等。從散熱效果測試來看,這種被動散熱方式雖然還是比不上風(fēng)扇和水冷方式,但優(yōu)點是成本更低,也不會讓機(jī)器人有額外的重量負(fù)擔(dān)和造型挑戰(zhàn)。
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