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东北大学研发出“隔空取物”智能机器人。 段亚巍 摄

中新网沈阳2月25日电 (段亚巍沈殿成)智能时代无所不能,无人机正在记录生活,自动驾驶汽车正上路测试,仿人服务机器人正上演“隔空取物”。

近日,东北大学王世雄、、苏卓三人在机械工程与自动化学院教授陆志国的指导下,共同研发设计了一款双臂轮式仿人服务机器人,可代替人跨越时空处理事务。这款机器人利用网络实现两空间的信息交互,用户使用vr设备获得机器人空间的图像信息,基于此做出相应判断及动作,异空间机器人将跟随完成动作。

目前,机器人市场呈现“哑铃型”的发展状态,高端市场智能程度高、投入成本大、产品产出少,如全自由度仿人机器人;低端市场投入低、产出高,但智能程度相对单一,如扫地机器人。针对市场现状,王世雄带领团队选择从中端市场入手。

该团队使用运动捕捉设备获取人的肢体运动数据,通过网络传输给机器人,送达至机器人的每一关节,实现机器人与操作者在肢体运动上的协同效果。机器人身上安装有双目摄像头,采集机器人的环境信息,通过网络传输到操作者端的vr设备,建构起立体场景,使操作者有一种身临其境的感觉,便于其结合环境信息做出正确判断。同时,团队还在机器人和操作者两端安装了语音采集和播放设备,借助网络传输,可实现两个空间语音的实时交互。

与国内现有轮式机器人相比,这款机器人的创新点在于实现了前倾55°的大角度俯身动作,可完成对地面物体的拾取、放置等任务。因俯身动作易造成机器人重心不稳,所以轮式机器人腰部一般不设计弯曲机构或仅设计有较小角度的俯身功能,限制了机器人的手部运动范围。据此,该团队创新设计了连杆滑块俯身机构,实现膝关节和髋关节的联动。当髋部向后下方移动时,机器人的重心偏移范围较小,保证了机器人的整体稳定性。

机身结构方面,王世雄团队遵循轻量化和模块化的设计原则,采用板材搭配结构件的方式,较好地控制了机器人的重量和成本。机器人身高1.5米,整重35千克,指标均低于同等体积、同等自由度的仿人机器人。更重要的是,机器人的制造成本控制在5万元以内,不及市场同等级别机器人造价的50%。

基于这一创新项目,王世雄团队已申请发明专利2项,实用新型专利2项,外观设计专利1项,并在2018年网络工程和信息安全国际会议上发表学术论文1篇;先后获得第六届全国“triz”杯大学生创新方法大赛发明制作类国家二等奖,中国移动创客马拉松大赛东北赛区一等奖等殊荣。

大四保研时,团队中的王凯、苏卓两位成员分别保送到清华大学和西北工业大学攻读硕士研究生,王世雄选择继续跟随陆志国老师做科研。“遇见这样一位亲自陪伴我们一起做项目、做科研的老师真的很难得。”王世雄倍加珍惜。

提及对项目的未来打算,王世雄希望能进一步降低机器人的成本,使得这项成果能惠及民众,融入现实生活。“这款机器人可以替代人去完成一些高难度、危险系数高的工作,希望通过我们的研究,由机器人代劳高危工作的时代早日到来。”(完)

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