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首頁 > 資訊中心青島3D打印小鼠機(jī)器人如何改變機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)
發(fā)布時(shí)間：2023-12-14
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與人類聰明才智之間的差距，正在掀起波瀾。這款作品被稱為NeRmo，是神經(jīng)機(jī)器人小鼠的縮寫，融合了生物學(xué)和機(jī)器人技術(shù)。NeRmo是德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM) 和中國中山大學(xué)的共研產(chǎn)品，是機(jī)器人技術(shù)如何從大自然中汲取靈感的一個(gè)很好的例子。
在慕尼黑工業(yè)大學(xué)副研究科學(xué)家Zhenshan Bing的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)致力于模仿生物小鼠的敏捷性和運(yùn)動(dòng)效率。NeRmo是一款四足機(jī)器人，因其對復(fù)雜地形的強(qiáng)大適應(yīng)性和獨(dú)特的能夠橫向彎曲的軟驅(qū)動(dòng)脊柱而脫穎而出。這種脊柱是一項(xiàng)關(guān)鍵的創(chuàng)新，使NeRmo與傳統(tǒng)的高科技機(jī)器人區(qū)分開來，傳統(tǒng)的高科技機(jī)器人通常受到剛度的限制，從而限制了它們的運(yùn)動(dòng)。相反，由于側(cè)屈使步幅更長，NeRmo可以走得更快。
機(jī)器人學(xué)中的仿生學(xué)
NeRmo的組件（包括其脊柱）是通過3D打印創(chuàng)建的。該團(tuán)隊(duì)利用選擇性激光燒結(jié) (SLS)，選擇這種方法是因?yàn)樗軌蛏a(chǎn)具有彈性和合規(guī)性的零件。SLS 工藝允許使用尼龍等材料生產(chǎn)零件，這些材料因其耐用性和靈活性而非常理想。正如NeRmo的設(shè)計(jì)所展示的那樣，這些材料特別適合創(chuàng)建靈活的關(guān)節(jié)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，旨在通過廣角移動(dòng)。
3D打印在 NeRmo 開發(fā)過程中的使用至關(guān)重要，不僅是因?yàn)樗墓δ埽疫€因?yàn)樗颖普妗?D打印的準(zhǔn)確性和可定制性使團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確地復(fù)制老鼠的身體，從脊柱到四肢。這種對細(xì)節(jié)的關(guān)注甚至包括仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，它復(fù)制了嚙齒動(dòng)物的肌肉和肌腱，增加了其逼真的設(shè)計(jì)。NeRmo的突出特點(diǎn)之一是這種肌腱驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，這與嚙齒動(dòng)物的肌肉和肌腱的工作方式非常相似。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將機(jī)器人的尺寸和形狀與普通老鼠的尺寸和形狀相匹配，提高了其逼真度。此外，NeRmo的創(chuàng)建代表了機(jī)器人領(lǐng)域的重大進(jìn)步。
神經(jīng)機(jī)器人小鼠NeRmo
從概念到現(xiàn)實(shí)
根據(jù)該團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究，題為“順應(yīng)性脊柱的橫向彎曲可提高仿生小鼠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能”，NeRmo充滿了技術(shù)創(chuàng)新。該機(jī)器人有一個(gè)中央身體框架，可容納其所有部件，如尾巴、頭部和腿部。該框架還包含一個(gè)特殊的電池區(qū)域、一臺(tái)Raspberry Pi計(jì)算機(jī)和一個(gè)定制的“脊柱”適配器板。該板是連接所有傳感器和電機(jī)的關(guān)鍵，使機(jī)器人的組裝變得更容易、更高效。
NeRmo使用兩個(gè)高清 (HD) 攝像頭、一個(gè)觸摸傳感器以及特殊伺服電機(jī)的反饋來主動(dòng)感知周圍環(huán)境，使其能夠感知自身的運(yùn)動(dòng)。這些功能相互協(xié)作，使機(jī)器人能夠?qū)Ш讲⒆龀鲎灾鳑Q策，這對于機(jī)器人處理現(xiàn)實(shí)世界的任務(wù)至關(guān)重要。該機(jī)器人的最終設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮其電子元件的穩(wěn)定性和強(qiáng)大保護(hù)，確保其在各種環(huán)境下的使用壽命和有效運(yùn)行。
神經(jīng)機(jī)器人小鼠 NeRmo
NeRmo的影響
NeRmo項(xiàng)目的支持來自歐盟“地平線 2020”研究與創(chuàng)新框架計(jì)劃，該計(jì)劃屬于大腦研究計(jì)劃“人腦項(xiàng)目”。此外，人工智能和數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究中心中國廣州琶洲實(shí)驗(yàn)室也為該項(xiàng)目提供了資金支持。該實(shí)驗(yàn)室以推進(jìn)人工智能研究和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而聞名，在資助該項(xiàng)目方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
所有這些努力促成了機(jī)械小鼠NeRmo的誕生，它不僅在外觀上與真正的小鼠相似，而且在敏捷性和效率上也與之相匹配。NeRmo靈活脊柱的左右彎曲能力顯著增強(qiáng)了其運(yùn)動(dòng)能力，提高了其平衡性、行走速度和轉(zhuǎn)身技巧。機(jī)器人設(shè)計(jì)的這一突破為具有脊柱結(jié)構(gòu)的四足機(jī)器人領(lǐng)域開辟了新的可能性，為未來機(jī)器人的敏捷和高效建立了新標(biāo)準(zhǔn)。
在慕尼黑工業(yè)大學(xué)副研究科學(xué)家Zhenshan Bing的帶領(lǐng)下，該團(tuán)隊(duì)致力于模仿生物小鼠的敏捷性和運(yùn)動(dòng)效率。NeRmo是一款四足機(jī)器人，因其對復(fù)雜地形的強(qiáng)大適應(yīng)性和獨(dú)特的能夠橫向彎曲的軟驅(qū)動(dòng)脊柱而脫穎而出。這種脊柱是一項(xiàng)關(guān)鍵的創(chuàng)新，使NeRmo與傳統(tǒng)的高科技機(jī)器人區(qū)分開來，傳統(tǒng)的高科技機(jī)器人通常受到剛度的限制，從而限制了它們的運(yùn)動(dòng)。相反，由于側(cè)屈使步幅更長，NeRmo可以走得更快。
機(jī)器人學(xué)中的仿生學(xué)
NeRmo的組件（包括其脊柱）是通過3D打印創(chuàng)建的。該團(tuán)隊(duì)利用選擇性激光燒結(jié) (SLS)，選擇這種方法是因?yàn)樗軌蛏a(chǎn)具有彈性和合規(guī)性的零件。SLS 工藝允許使用尼龍等材料生產(chǎn)零件，這些材料因其耐用性和靈活性而非常理想。正如NeRmo的設(shè)計(jì)所展示的那樣，這些材料特別適合創(chuàng)建靈活的關(guān)節(jié)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，旨在通過廣角移動(dòng)。
3D打印在 NeRmo 開發(fā)過程中的使用至關(guān)重要，不僅是因?yàn)樗墓δ埽疫€因?yàn)樗颖普妗?D打印的準(zhǔn)確性和可定制性使團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確地復(fù)制老鼠的身體，從脊柱到四肢。這種對細(xì)節(jié)的關(guān)注甚至包括仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，它復(fù)制了嚙齒動(dòng)物的肌肉和肌腱，增加了其逼真的設(shè)計(jì)。NeRmo的突出特點(diǎn)之一是這種肌腱驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，這與嚙齒動(dòng)物的肌肉和肌腱的工作方式非常相似。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將機(jī)器人的尺寸和形狀與普通老鼠的尺寸和形狀相匹配，提高了其逼真度。此外，NeRmo的創(chuàng)建代表了機(jī)器人領(lǐng)域的重大進(jìn)步。
神經(jīng)機(jī)器人小鼠NeRmo
從概念到現(xiàn)實(shí)
根據(jù)該團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究，題為“順應(yīng)性脊柱的橫向彎曲可提高仿生小鼠機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能”，NeRmo充滿了技術(shù)創(chuàng)新。該機(jī)器人有一個(gè)中央身體框架，可容納其所有部件，如尾巴、頭部和腿部。該框架還包含一個(gè)特殊的電池區(qū)域、一臺(tái)Raspberry Pi計(jì)算機(jī)和一個(gè)定制的“脊柱”適配器板。該板是連接所有傳感器和電機(jī)的關(guān)鍵，使機(jī)器人的組裝變得更容易、更高效。
NeRmo使用兩個(gè)高清 (HD) 攝像頭、一個(gè)觸摸傳感器以及特殊伺服電機(jī)的反饋來主動(dòng)感知周圍環(huán)境，使其能夠感知自身的運(yùn)動(dòng)。這些功能相互協(xié)作，使機(jī)器人能夠?qū)Ш讲⒆龀鲎灾鳑Q策，這對于機(jī)器人處理現(xiàn)實(shí)世界的任務(wù)至關(guān)重要。該機(jī)器人的最終設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮其電子元件的穩(wěn)定性和強(qiáng)大保護(hù)，確保其在各種環(huán)境下的使用壽命和有效運(yùn)行。
神經(jīng)機(jī)器人小鼠 NeRmo
NeRmo的影響
NeRmo項(xiàng)目的支持來自歐盟“地平線 2020”研究與創(chuàng)新框架計(jì)劃，該計(jì)劃屬于大腦研究計(jì)劃“人腦項(xiàng)目”。此外，人工智能和數(shù)字經(jīng)濟(jì)研究中心中國廣州琶洲實(shí)驗(yàn)室也為該項(xiàng)目提供了資金支持。該實(shí)驗(yàn)室以推進(jìn)人工智能研究和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而聞名，在資助該項(xiàng)目方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
所有這些努力促成了機(jī)械小鼠NeRmo的誕生，它不僅在外觀上與真正的小鼠相似，而且在敏捷性和效率上也與之相匹配。NeRmo靈活脊柱的左右彎曲能力顯著增強(qiáng)了其運(yùn)動(dòng)能力，提高了其平衡性、行走速度和轉(zhuǎn)身技巧。機(jī)器人設(shè)計(jì)的這一突破為具有脊柱結(jié)構(gòu)的四足機(jī)器人領(lǐng)域開辟了新的可能性，為未來機(jī)器人的敏捷和高效建立了新標(biāo)準(zhǔn)。