消防人形机器人

弗吉尼亚科技的Romela实验室从美国海军研究实验室提供资金正在设计和建造船上自治火灾机器人或伴侣。

敏捷性，速度，力量，平衡都是战斗火灾所需的品质，特别是当那些火灾是船上时。这种壮举对人类来说很难，更不用说人形机器人。但这只是弗吉尼亚科技的罗姆拉实验室正在努力。

据德里克拉哈尔，博士候选人和项目经理，“斯达克将能够携带和操作灭火器，消防软管，扔泥浆（推进灭火剂技术）罐，以及与人类互动并找到火灾。”德里克说，“我们已经建造了机器人的腿，并正在努力工作。”

如图所示，腿是电动机，滑轮，线束和控制器的高度紧凑胺，不仅允许机器人走路，而是在海洋中的船上行走，因为它通过波浪倾斜和滚动。设计萨夫兹的关键问题包括需要控制机器人的机器从纯机械姿势以及平衡角度控制。例如，如果船舶向前倾斜，机器人可能需要加速其腿部运动，而且还产生更长的立长长度，以捕获自身的平衡。

Derek解释说，通过使用maxon精密电机的EPOS控制，他们能够轻松地连接所有操作。“为了让每条腿有6个自由度，我们使用了6个发动机。仅仅在SAFFiR的腿部分就使用了12个发动机。”速度和扭矩都是必要的，因为在跨步的不同部位，腿会交替地快速和自由地移动，然后缓慢和更有控制。德里克和他的团队在腿上使用了多个30毫米的maxson马达。在可能的情况下，他们设计了100瓦的发动机，以帮助减轻单元的重量。电机为机器人提供了最大的质量，所以任何重量的减少都是有利的。德里克解释说，“maxon电机实际上提供最高的功率重量比，我们可以在任何地方找到无刷电机。而且，类人机器人可能比飞机对重量更敏感。”

对于像膝盖中的某些关键关节，使用200瓦电机。机器人的膝盖，就像人膝盖一样，拿起负荷的冲突，特别是在蹲或跪下时。他们也必须在走路时移动最快。这些关节需要较大的瓦数单位提供额外的扭矩和速度组合。

此时在设计测试阶段,机器人是拴在大部分时间,但他们已经测试和确认两个10安培/小时的使用锂聚合物电池(大小的小砖)能够驱动机器人至少半小时,平均为一百二十安培电流消耗。当然，这包括所有的马达、传感器和控制装置。

由于该机器人采用闭环系统，仅腿部就使用了12个马达(手臂和手也有12个马达，颈部也有2个)，德里克和他的团队需要能够承受负载的控制器。“我们选择了maxon的EPOS 50/5控制器的关节，除了两个EPOS 24/5控制器用于要求较低的自由度，”他说。

他们选择使用EPOS(简易定位系统)系列控制器的主要原因之一是他们配备了CANopen总线系统。“我们中的一些人从其他应用程序中熟悉CANopen，所以我们从一开始就被熟悉的系统软件操作和编程需求所吸引，”德里克说。这使得EPOS嵌入式控制器非常适合多轴分布式控制，还具有电子传动、PVT、步进和方向，以及点对点定位。

EPOS控件用于两种不同的模式，位置控制模式和力控制模式。位置控制允许更高电平控制器从传感器读取位置数据，并密切调节腿的特定位置，以便在行走时可以结合校正。根据Derek的说法，力控制模式是运动中的最新料理。“它将电流控制电路与负载电池反馈相结合，以创建”纯力“执行器，允许腿自由摆动。”

“EPOS控制器允许我们在飞行中切换模式，”德里克说。这是重要的，使腿部的影响不会损害任何一个执行器。“我们可以从位置控制切换到最后毫秒的位置控制，以便我们可以准确控制进步长度和冲击力，”他说。使用Maxon控制器的额外福利是它们附带EPOS Studio（Maxon提供的基于GUI的免费软件包），它提供了一个简单的实用程序来编程控制器，Plus帮助用户在实施之前错误检查其软件它进入Canopen系统。

一般来说，EPOS控制器采用先进的32位DSP技术设计，这为像Derek和他的团队这样的用户提供了微型嵌入式控制器的扩展功能。这些单元是专门为满足机器人、医疗和半导体应用中对尺寸和性能的要求而开发的。

总的来说，SAFFiR进展顺利，采用了重量最轻、转速转矩比最高的电机、重量轻的EPOS控制单元，以及在飞行中从位置转换到力控的独特能力，这些都使设计和测试过程顺利进行。由于腿是设计中最复杂和困难的部分，弗吉尼亚理工大学的团队预计未来不会出现什么并发症。