
以自然创造万物的原理来制造机器人
大自然创造了很多动物,它们的许多行为动作都可以理解为自然的机械运动。自然界创造万物时,有一套机械的构造原理,比如人体的骨骼构造,尤其是手的骨骼构造非常精妙。机器人一直朝着模仿人类在发展,并且机器人的结构设计也大多依照人的骨架设计。骨架的设计是机器人和机械设计中一个至关重要的问题,如果结构设计不好,机器人就可能成为“残疾人”。从宏观来看,自然界创造万物所用的原理和人类创造机器人的原理是完全一致的。
“三三制”结构广泛存在于自然万物中
《道德经》曾说过:“道生一,一生二,二生三,三生万物”。同样,“三生万物”也存在于人体结构中。比如,人体可分为头、上身、下身三段,手臂可以分为大臂、小臂、手三段,腿可以分为大腿、小腿、脚三段,手指也可以分为三段,都以“三三制”构成。人的手臂构造中,大臂和小臂稍长一点,手掌稍小一点,这样行动起来会较为灵活。在机器人的设计制造中,三三制结构也同样适用。如果将机器人手臂的最后一节设计的较大,那它就会笨手笨脚,不灵活。因此,依照人体结构比例设计也是机械设计中的最基本原则。现代工业机器人的设计主要分为三段,也通过不同的改良实现了工业上的一些应用。

机器人是综合技术相互配合的结晶
如今的机器人可以通过不同方式操控,如通过人机交互系统指示机器人的行为,如手机、笔记本电脑触控、声音、操纵杆等。在构成方面则需要机械结构,动力系统,驱动系统,配合各种感知传感器,控制系统等的互相辅助,才能最终形成机器人。机器人的技术,是一项综合技术,并不是一个专业技术。机器人是工程、信息、感知、控制、机械、传感器等专业结合并应用的结晶。在开发制造机器人之前,首先要将机器人设计出来,然后在计算机中让它立体化,按照运动规律设计出程序,然后再制造机器人。
生活的各个领域都有机器人的身影
如今,机器人的价格较为便宜,质量有所保证,在中国的发展十分迅速,工业机器人的下一个目标就是朝着拟人的方向发展。实验室中常用的机器人,大多数被称为并联机器人。喷漆机器人是工业中运用较多的一款机器人,汽车制造的焊接部分也大多靠焊接机器人实现。离生活较远的航天项目中,模拟飞船对接过程就需要机器人的设计与参与,通过在地面上模拟飞船的空间碰撞过程,从而辅助航天事业的研究。与传统机床不同的是,机器人可以作为机床来使用,这也是机器人的一项重要功能,它可以加工复杂的曲面。此外,机器人技术也可以用于工程机械,包括大型挖掘设备,如挖掘机、ER电铲等,在采矿方面有着非常广泛的应用。巨型机器人也是机器人中重要的一类,在重机行业里常被使用,如核电站、大型船只都要通过机器人和水压机联合操作。现代机器人可以提高公建实施效率,提高精度和效率,降低能耗。微操作机器人也正通过不断研发得以应用,如通过六维鼠标,实现对染色体的操作,在生命科学中得以应用。此外,机器人也应用于娱乐场所的许多个性化游乐设备,给予用户刺激的游戏体验。

在我国不断创新的大环境下,现代机械发明的重要部分就是新机构的产生,这需要每个从事该专业的人保持创新意识。如今,要想让机器人能够更好地运用于工业生产和日常生活,除了典型的机构外,机构创新不可少,而机构的发明也是体现民族创新性的一个重要内容!
来源:上海科普大讲坛


