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CCEFP峰会:农业、医药用机器人的流体动力

由迈克尔•Deganbeplay888官网编辑器

4月13日和14日,在紧凑型和高效流体动力中心(Center for Compact and Efficient Fluid Power)春季峰会上,机器人占据了突出位置。

两个报告描述了机器人应用的研究和流体动力的含义。

在峰会的最后一场演讲中,罗博特公司(robot Inc.)首席执行官兼联合创始人肯特·卡文德-贝尔斯(Kent Cavender-Bares)描述了该公司开发的一款机器人农业车辆,这款车有一天可能会取代种植和照料农作物的大型机器。

Bares通过Zoom在峰会上表示:“在农业领域,越大越好一直是咒语,这是因为我们希望每个运营商的产量最大化。”“找到运营商越来越难了。所以这些机器变得越来越大,速度越来越快,覆盖的范围越来越广。但也会产生意想不到的后果。”

当涉及到为土壤种植或播撒肥料或其他养分时,农民通常使用大型、高马力的机器,携带大量产品,快速覆盖大量土地。但也有缺点。

“机器被锁在田地外面,”贝尔斯说。“他们制造了车辙,而农民不想要车辙。所以一场大雨之后,大型机器不得不等待。”

随着季节的推移和作物的生长,农民转而使用高清晰度喷雾器。但最终,即使对喷雾器来说,作物也太高了。庄稼的高度把一台大型机器挡在了田地之外。

“我们的想法是,让我们从两排中间走,”他说。

这个解必须是机械的。“你不能把一个人放在上面。”

因此,贝尔斯和他的团队,完全专注于田里的作物,开发了一个小型机器人原型,它携带一个13马力的柴油液压系统,一个中央液压传动装置,并在轨道上运行。利用激光雷达传感器,机器在一排排玉米之间运行,每一边都有几英寸的间隙。它在湿土上的机动性比大型机器要好,尽管它也有局限性。

贝尔斯开始向一群群农民和其他人演示机器人,对样机的反应普遍感到满意。

“我们很快发现,人们不想照顾机器人。但他们总体上很感兴趣,想知道更多。”

该团队演示了机器人如何利用激光雷达传感器在排与排之间导航。

“我们很早就注意到,成群的人排着队,想看看农业中的机器人会是什么样子。”

许多农民注意到,与他们习惯的大型机器相比,这是一台相对较小的机器,他们问,“你要怎么完成工作?”

贝尔斯说,他设想农民使用5到10个机器人,这些机器人将被远程操作中心监控和激活,与机器通信,并对现场出现的问题作出反应。

“真的需要有一批小型机器,然后就会有各种各样的优势。”

他说,5到10台机器可以覆盖一台大型机器覆盖的东西,而且它们可以日夜运转。他补充说,拥有和操作一批机器人将比一台大型机器更经济。

Bares表示,他“对获得农业部门的兴趣没有问题”。吸引投资界的兴趣是一个棘手得多的话题。”

至于继续开发,他的团队正在研究有效载荷交付、机动性和导航。

柔软的机器人

贝尔斯和他的团队制造的农业机器人是人们通常想到的机器人设备类型。但是,软机器人技术的发展可以应用于更精确的工作,比如外科手术。

范德比尔特大学(Vanderbilt University)机械工程副教授埃里克·j·巴斯(Eric J. Barth)正在研究与软机器人流体动力相关的另一个问题:它们能由液压驱动吗?

大多数软机器人是由更柔韧的材料制成的,这些材料通常模仿生物体的移动和适应环境的方式,通过气动或电缆操作。巴斯和他的团队正在试验一种使用双向泵和转子的中央液压系统。

Barth在他的演讲中说:“如果能变成液压的,那就太棒了。”“对于做软机器人的人来说,这是一个有点新概念。”

Barth的团队开发了一种紧凑、高效、安静、简单、可3D打印的微液压动力单元伺服泵。该泵与一个软致动器相连,当施加压力时,该致动器会弯曲成半圆形,可以用作手指。该设备提供了快速的精确控制,泵的速度变化非常快,Barth说。

“我们正在尝试的是一种高功率密度和非常可控的液压单元。我们还希望将执行器从气动转向更液压的。”

“流体动力的神奇之处在于高功率密度。当你增加压力,就会减少你需要泵送的液体量。更高的压力意味着更高的功率密度。

巴斯说系统里没有控制阀。

“它是直接泵控,非常高效和小。”

巴斯的团队为他们的设备设想了两种可能的应用。他称之为多模式运动,用于机器人可能需要游泳、攀爬或爬行的苛刻环境中。该团队正在模仿一种水生生物,太平洋七鳃鳗,这种生物可以爬上瀑布。

第二种可能的应用是一个微型的非侵入性手术平台,它将使用一个非常小的软体机器人。在这个装置中,泵需要通过精确的流量控制来实现非常精确的位置控制。这种机器人的应用可能是膝关节置换手术。它需要一个柔软的机器人驱动器,以微创的方式,可以准确地将假体植入患者的膝关节。

巴斯说,该团队的目标之一是制造“善于与人互动”的机器人。

流体动力系统及元件

峰会听取了三个关于电液压项目的报告。研究人员报告了关于电液系统诊断的递归频谱分析、用于越野车的单个电液驱动和电液轴向柱塞机的项目。

其他关于部件的介绍包括关于可变推进电机、聚合物增强流体对液压泵的影响、离子液体润滑剂的界面机制以及基于回归的泵和电机模型中的机器学习的报告。

流体动力应用的研究包括液压混合风力涡轮机的能量存储,移动机器的液压-电力架构,以及自动驾驶汽车的节能。

欲了解更多信息,请访问www.ccefp.org/

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