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Kenshiro:拥有160块肌肉的强壮机器人

发布03/23/2018

Tendon-controlled仿人机器人这款由东京大学研发的肌腱控制类人机器人拥有160多块人造肌肉,是多年经验的成果。大约100个无刷maxon马达确保了只有1.58米高的机器人具有类似人类的运动。

东京大学开发了一种肌腱控制的类人机器人,它能够做出非常逼真的人形动作。他被称为Kenshiro——以1980年代日本漫画系列中成名的一位著名日本英雄命名。在开发机器人的过程中,日本科学家以人体解剖学为重点,创造了一个看起来尽可能自然的人造人。“我们想要理解人类的运动和外表,并尽可能地在Kenshiro复制它,”冈田kei教授解释说。这个机器人身高1.58米,体重50公斤,相当于一个12岁的日本男孩的身高。

为了模仿由大约640块肌肉组成的非常复杂的人体解剖学,科学家们为Kenshiro配备了最重要的人体肌肉:50块在腿部,76块在躯干,12块在肩膀,22块在颈部。这款机器人拥有仿人机器人中最大数量的肌肉。Kenshiro的160块由肌腱控制的“肌肉”使许多类似人类的运动模式成为可能。Kenshiro可以移动他的胳膊、腿和躯干。他还得学会走路。机器人如何学习类似人类的动作?很简单:展示一个动作,他就会模仿。一种简单的学习方法,通过开源智能软件和机械界面实现。学习如何走路需要更多。

Kenshiro的“骨头”是由铝制成的,就像人体的情况一样,它们彼此可以移动地连接在一起。由稻叶正幸(Masayuki Inaba)教授领导的科学家们面临的最大挑战是这款机器人的体重达50公斤。一个成人大小的复制品重约100公斤,这意味着更高的负荷,更高的能量需求和更慢的行动。

93个马达驱动160块肌肉
来自东京大学Jouhou系统Kougaku实验室(JSK)的研究人员决定采用马克森电机作为驱动系统。Kenshiro的160块肌肉使用93个无刷直流电机。对于那些特殊的肌肉,如在腹部和胸部,只有一个单一的电机提供必要的驱动,这是马克森无刷EC 16和EC 22电机。这些电子换向伺服电机具有出色的转矩特性,高动力学,极宽的速度范围,以及很长的使用寿命。肌肉运动需要强大的无刷电机,因此使用60 W至100 W的马克森电机。电机选择的另一个重要标准是电机的温度发展。机器人不可能安装冷却系统。根据kekei Okada教授的说法,这是非常重要的,发动机分配非常少的热量。

自1980年以来,JSK一直在制造各种服务机器人和工业机器人,今天他们专注于像Kenshiro这样的类人机器人的工作。就像他们之前的机器人肯塔(Kenta)、Kotaro、Kojiro和Kenzoh一样,他们的目标是让Kenshiro尽可能地模仿人类的身体。这意味着Kenshiro需要一个类似人类的外表。因此,日本科学家目前正致力于为机器人开发一种皮肤。在不久的将来,Kenshiro应该能够更积极地与环境互动。下一个目标是改善Kenshiro的步态,这样他可以走更长的距离,更稳定。