有了这个机器人,我想彭昱畅再也不用担心摘不到椰子了。
看过《向往的生活》的小伙伴们,应该都记得彭昱畅爬树摘椰子的场景吧!虽然他使出了「蛮荒之力」,但最终也没有成功地摘到椰子。
图源:
在为彭昱畅感到遗憾的同时,不禁在想有没有替代人类爬树摘椰子的机器人呢?
近日,最新一期《IEEE/ASME on 》刊登了一篇描述爬树机器人的论文。论文作者设计了一款名为 的爬树机器人,它可以代替人类采摘员爬上高达十几米的椰子树采摘椰子。
实验室中模拟爬树采摘。
实地场景中爬树采摘椰子。
论文一作、印度甘露大学( )助理教授 表示,该团队从 2014 年就开始研发这款机器人了。他说道:「世界上不存在两棵完全相同的椰子树。除了大小不同,椰子簇和叶片的排列也是独一无二的。所以,设计出一款完美的机器人极具挑战性。」
在实验室测试过程中, 及其同事发现,当树干与垂直轴的倾角达到 30 度时, 能够顺利爬上椰子树。在一些特定环境条件下,很多椰子树都是以这样的倾角生长,由此为这款机器人提供了丰富的实际操作场景。
等人在论文中详细解释了 的设计过程以及技术细节。
论文链接:
设计过程和技术细节
为了顺利爬上椰子树, 必须依赖一个能够紧扣住不同直径椰子树的环形躯干。就整体结构而言,该机器人由四部分组成,分别是控制模块、马达驱动、电源管理组件和无线通信接口。
的系统架构如下图 1 所示:
首先来看一下 的攀爬器(文中称为 ),它有八个轮子,从而可以在树上爬上爬下,还可以绕着树干旋转。
的结构如下图 2 所示:
有了攀爬装置, 只实现了爬树的功能。要想成功采摘椰子,还需要一个采摘装置,这时机械臂(文中称为 )就要大展身手了。
是一个有四个自由度的机器臂,还配有一个旋转式切割机( )作为末端执行器(end )。
包括电动切割机在内, 的总重量约 7 千克,总长度为 1 米。
整体装配图如下图 3 所示:
地面操作员可以采用两种类型的控制器来控制机器人的动作:基于操纵杆的控制器和基于智能手机的 APP。
下图 4 为操纵杆控制器的原理图,包含五个重要的组件,即操纵杆、MCU(微控制单元)、蓝牙、电源管理和按钮。
当 在椰子树顶部时,地面操作员使用一个智能手机 App Aroha 来驱动攀爬器和机械臂,该 App 的原理示意图如下:
最后,如果 的主电池耗尽,备用电池会自动续上,帮助机器人返回地面。
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