دستگاه دست لمسی و چابک ۳ انگشتی کنترل شده با نیرو Unitree G1 Dex3-1

واحد درخت G1 Dex3-1 دست لمسی چابک سه‌انگشتی کنترل‌شده با نیرو

دست لمسی Dex3-1 به منظور بهبود توانایی G1 در گرفتن، نگه‌داشتن و دستکاری اشیاء با ثبات و آگاهی از تماس بیشتر از گیره‌های پایه طراحی شده است و از موارد استفاده تحقیقاتی، آموزشی و نمونه‌سازی پشتیبانی می‌کند.

دست‌های چابک یک فناوری کلیدی برای ربات‌های انسان‌نما هستند زیرا یک سیستم متمرکز بر تحرک را به یک دستکاری‌کننده متحرک عملی تبدیل می‌کنند. در اکوسیستم مدولار G1 واحد درخت، Dex3-1 به عنوان یک دست سه‌انگشتی اختیاری توصیف می‌شود که در آن شست دارای 3 درجه آزادی فعالاست، در حالی که انگشت اشاره و انگشت میانی هر کدام دارای 2 درجه آزادی فعالهستند و قابلیت‌های هماهنگ‌سازی گرفتن و تراز کردن اشیاء را فراهم می‌کنند.

نسخه لمسی به‌طور خاص شامل حسگرهای فشار توزیع‌شده در کف دست و نوک انگشتان است که به ربات اجازه می‌دهد تماس را تشخیص دهد، فشار گیره را تخمین بزند و به لغزش اشیاء یا بارگذاری نامنظم واکنش نشان دهد—قابلیت‌هایی که در تحقیقات مدرن دستکاری و وظایف تعامل در دنیای واقعی مرکزی هستند.

طراحی و ویژگی‌ها

معماری سه‌انگشتی برای چابکی عملی

Dex3-1 از یک طرح سه‌انگشتی (شست، اشاره، میانی) استفاده می‌کند که به منظور پشتیبانی از الگوهای معمول گرفتن مانند گرفتن‌های فشاری (شست–اشاره)، گرفتن‌های سه‌پایه (شست–اشاره–میانی) و نگه‌داشتن پایدار اشیاء کوچک طراحی شده است. واحد درخت Dex3-1 را برای G1 به عنوان یک دست چابک سه‌انگشتی با درجات آزادی تعریف‌شده برای هر انگشت توصیف می‌کند.

در مقایسه با دست‌های انسان‌نما با پنج انگشت، طراحی‌های سه‌انگشتی معمولاً هدفشان ارائه چابکی معنادار با پیچیدگی مکانیکی کمتر، کنترل ساده‌تر و وزن پایین‌تر است.

عملگر کنترل‌شده با نیرو برای گیره‌گیری پایدار

Dex3-1 معمولاً به عنوان استفاده‌کننده از مفاصل کنترل نیرو میکرو بدون برستوصیف می‌شود، شامل شش مفصل درایو مستقیم و یک مفصل درایو دنده‌ایکه رفتار تماس کنترل‌شده و دستکاری پاسخگو را پشتیبانی می‌کند.
کنترل نیرو به تنظیم شدت گیره کمک می‌کند که می‌تواند از خرد شدن اشیاء شکننده جلوگیری کند و همچنین خطر لغزش را هنگام حرکت بازوهای ربات یا تغییر وضعیت کاهش دهد.

حسگر لمسی در کف دست و نوک انگشتان

نسخه لمسی Dex3-1 یک سیستم حسگر فشار را ادغام می‌کند که به عنوان 9 ماژول حسگر فشارتوصیف می‌شود، که در مجموع 33 حسگر فشار در سطوح کلیدی تماس توزیع شده است.
مستندات واحد درخت چیدمان آرایه حسگر را به عنوان شامل حسگر کف دست و چندین ناحیه حسگر در سراسر پدهای انگشت و نوک انگشتان توصیف می‌کند.

حسگر لمسی با ارائه بازخورد مستقیم درباره جایی که تماس رخ می‌دهد, چقدر قوی استو چگونه در طول زمان تغییر می‌کند، به بهبود استحکام دستکاری کمک می‌کند که این امر به‌طور قابل اعتمادی از بینایی به تنهایی دشوار است.

ساختار جمع و جور برای ادغام انسان‌نما

Dex3-1 به گونه‌ای طراحی شده است که به اندازه کافی سبک باشد تا برای استفاده در بازوهای انسان‌نما مناسب باشد. مشخصات فروشنده معمولاً وزنی در حدود ~710 گرم و ابعادی در حدود 175 × 88 × 77 میلی‌متررا توصیف می‌کند که از ادغام بدون افزایش بیش از حد اینرسی مچ دست پشتیبانی می‌کند.

فناوری و مشخصات

درجات آزادی (DOF)

پیکربندی Dex3-1 که برای پلتفرم Unitree G1 فهرست شده است، 7 درجه آزادی فعال کلرا مشخص می‌کند که به صورت زیر توزیع شده است:

• شست: 3 DOF

• انگشت اشاره: 2 DOF

• انگشت میانی: 2 DOF

این توزیع DOF امکان شکل‌دهی به گیره و هماهنگی انگشتان را در چندین محور مفصل بدون پیچیدگی یک دست کامل پنج‌انگشتی فراهم می‌کند.

رویکرد عملگر (مفاصل کنترل نیرو)

توصیف‌های محصول معمولاً ساختار حرکتی را به صورت زیر شناسایی می‌کنند:

• 6 مفصل کنترل نیرو میکرو بدون برس با درایو مستقیم

• 1 مفصل کنترل نیرو میکرو بدون برس با انتقال دنده

عملگر درایو مستقیم معمولاً با کاهش بازی و بهبود پاسخگویی برای تنظیم نیرو/گشتاور مرتبط است، در حالی که انتقال دنده می‌تواند در جایی که افزایش گشتاور جمع و جور مورد نیاز است، استفاده شود.

مشخصات حسگر فشار لمسی (نسخه لمسی)

مشخصات لمسی Dex3-1 واحد درخت شامل:

• تعداد کل حسگرهای فشار: 33 (که به عنوان 9 ماژول در مجموع 33 حسگر توصیف شده است)

• دامنه ادراک: 10 گرم تا 2500 گرم

• حداکثر پذیرش (بدون آسیب): 20 کیلوگرم

این مقادیر نشان می‌دهد که سیستم لمسی برای تشخیص تماس‌های سبک و همچنین نیروهای فشاری قوی‌تر بدون آسیب در زیر محدودیت‌های ذکر شده طراحی شده است.

عملیات حرارتی و محیطی

نسخه لمسی یک دامنه دمای کاری به شرح زیر دارد:

• −20 درجه سانتی‌گراد تا 60 درجه سانتی‌گراد

مقادیر مرجع شرایط بار

واحد درخت آزمایش‌های شرایط بار (گرفتن یک شیء سخت گرد 5 سانتی‌متری در دمای اتاق) را توصیف می‌کند که نشان می‌دهد:

• حداکثر وزن: 500 گرم

• حداکثر قدرت: 400 وات @ 3 ثانیه

چنین ارقامی معمولاً به عنوان نقاط عملکرد مرجع استفاده می‌شوند نه تضمین‌های جهانی برای همه اندازه‌های اشیاء و شرایط اصطکاک.

ارتباط و تلمتری

مستندات لمسی Dex3-1 واحد درخت یک رابط داده با نرخ بالا را توصیف می‌کند که شامل:

• نرخ ارتباط: 1000 هرتز
  همچنین فیلدهای بازخورد ادراکی مانند موقعیت مفصل، سرعت، گشتاور، دما، ولتاژ/جریانو مقادیر فشار حسگررا فهرست می‌کند که نقش آن به عنوان یک جزء دستکاری آماده تحقیق را منعکس می‌کند.

مستندات توسعه‌دهنده واحد درخت همچنین به ملاحظات ایمنی عملیاتی برای دست چابک اشاره می‌کند تا از تداخل در حین حرکت ربات جلوگیری کند.

کاربردها و موارد استفاده

1) تحقیق در زمینه دستکاری انسان‌نما و گرفتن مبتنی بر یادگیری

نسخه لمسی Dex3-1 به‌ویژه برای آزمایشگاه‌هایی که سیستم‌های دستکاری را با استفاده از یادگیری تقلیدی یا یادگیری تقویتی می‌سازند، مرتبط است. بازخورد لمسی می‌تواند کیفیت داده و نرخ موفقیت را در وظایفی مانند:

• گرفتن اشیاء ناشناخته

• تنظیم گیره در زیر لغزش

• دستکاری اقلام با انسداد جزئی

• رفتارهای غنی از تماس مانند فشار دادن، فشردن و قرار دادن کنترل‌شده

بهبود بخشد. زیرا سیستم هم مفاصل کنترل نیرو و هم حسگر تماس توزیع‌شده را فراهم می‌کند، می‌تواند از آزمایش‌هایی که نیاز به تنظیم دقیق نیروی گیره دارند، پشتیبانی کند نه فقط بستن مبتنی بر موقعیت.

2) آموزش، آموزش رباتیک و پلتفرم‌های نمایش

در محیط‌های آموزشی، Dex3-1 لمسی می‌تواند برای نشان دادن:

• برنامه‌ریزی گیره و هماهنگی چندانگشتی

• ادغام حسگر بین بینایی و لمس

• مفاهیم کنترل نیرو و ایمنی در دست‌گیری

• آستانه‌های تشخیص تماس و نقشه‌برداری لمسی

استفاده شود. این آن را برای برنامه‌های پیشرفته رباتیک که بر دستکاری انسان‌نما تمرکز دارند، به جای فقط حرکت، مفید می‌سازد.

3) نمونه‌سازی آزمایش‌های صنعتی و تعامل با ابزار

در حالی که بسیاری از وظایف اتوماسیون تولید از گیره‌های تخصصی استفاده می‌کنند، دست‌های چابک در آزمایش‌های اولیه و آزمایش‌های قابلیت‌سنجی که شامل اشیاء مختلط هستند، ارزشمند هستند. مثال‌ها شامل:

• دستکاری اجزای کوچک در زوایای مختلف

• نگه‌داشتن ابزار یا ابزار بازرسی

• تعامل با دستگیره‌ها، سوئیچ‌ها یا وسایل آزمایش (بسته به سناریو)

است. دست لمسی همچنین می‌تواند از نگه‌داشتن پایدارتر اقلام با اصطکاک نامشخص یا هندسه نامنظم پشتیبانی کند.

4) وظایف تعامل شبیه انسان

چابکی سه‌انگشتی و حسگر لمسی می‌تواند نمایش‌های تعاملی را بهبود بخشد، مانند:

• برداشتن و تحویل اشیاء کوچک

• نگه‌داشتن پایدار در حالی که انسان‌نما حرکت می‌کند

• قرار دادن ملایم در سطل‌ها یا مناطق علامت‌گذاری شده

این سناریوها نه تنها موفقیت در گرفتن را نشان می‌دهند بلکه همچنین نرمی و قابلیت اطمینان را که بازخورد لمسی می‌تواند بهبود بخشد، نیز نشان می‌دهند.

مزایا / منافع

آگاهی از تماس از حسگر لمسی یکپارچه

نسخه لمسی 33 حسگر فشار اندازه‌گیری صریحی از تماس و توزیع فشار را فراهم می‌کند که امکان دست‌گیری قوی‌تری را نسبت به سیستم‌هایی که فقط به بینایی یا استنباط جریان موتور تکیه می‌کنند، فراهم می‌کند.

بهبود ثبات گیره از طریق مفاصل کنترل‌شده با نیرو

رویکرد عملگر کنترل‌شده با نیرو می‌تواند به تنظیم فشار گیره کمک کند و ثبات را هنگام جابجایی اشیاء یا زمانی که حرکت بازو نیروهای مزاحم را معرفی می‌کند، بهبود بخشد.

اندازه جمع و جور و وزن مناسب برای انسان‌نما

با وزنی در حدود 710 گرم و یک بدنه جمع و جور، Dex3-1 به گونه‌ای طراحی شده است که در مچ‌های انسان‌نما جا بگیرد بدون اینکه حرکات بازو را به طور غیرضروری کند یا تنظیم آن را دشوار کند.

بازخورد با نرخ بالا مناسب برای تحقیق و توسعه

نرخ ارتباط فهرست‌شده 1000 هرتز و فیلدهای تلمتری غنی از کنترل پیشرفته، ثبت و آزمایش‌های دستکاری در زمان واقعی پشتیبانی می‌کند.

بخش سوالات متداول

دست لمسی چابک Unitree G1 Dex3-1 چیست؟

نسخه دست لمسی چابک Unitree G1 Dex3-1 یک دست رباتیک سه‌انگشتی کنترل‌شده با نیرو برای ربات انسان‌نمای Unitree G1 است که دارای 7 DOF و یک آرایه فشار لمسی با 33 حسگر برای گرفتن آگاه از تماس است.

چگونه G1-DEX3-3FINGERHAND-TACTILE کار می‌کند؟

این از مفاصل کنترل نیرو میکرو بدون برس (عمدتاً درایو مستقیم) برای حرکت مفاصل انگشت در حالی که فشار گیره را تنظیم می‌کند، استفاده می‌کند. آرایه لمسی فشار را در سراسر کف دست و نوک انگشتان اندازه‌گیری می‌کند و امکان تنظیمات گیره مبتنی بر بازخورد را فراهم می‌کند.

چرا حسگر لمسی برای دستکاری انسان‌نما مهم است؟

حسگر لمسی به ربات کمک می‌کند تا مکان و فشار تماس را تشخیص دهد و قابلیت اطمینان گیره را در زمانی که بینایی ناقص است یا اشیاء لغزش می‌کنند، بهبود بخشد. این به‌ویژه برای تحقیقات، تنوع در دست‌گیری در دنیای واقعی و تعامل ملایم با اشیاء ارزشمند است.

مزایای اصلی دست لمسی Dex3-1 چیست؟

مزایای کلیدی شامل 33 حسگر فشار, گیره‌گیری کنترل‌شده با نیرو، اندازه جمع و جور و بازخورد با نرخ بالا مناسب برای کنترل پیشرفته و جریان‌های تحقیق است.

خلاصه

نسخه دست چابک کنترل‌شده با نیرو Unitree G1 Dex3-1 (نسخه لمسی) (G1-DEX3-3FINGERHAND-TACTILE) یک انتهای مدولار انسان‌نما است که برای امکان‌پذیری دستکاری عملی از طریق 7 DOF مفصل انگشت, عملگر مفصل کنترل‌شده با نیروو یک سیستم فشار لمسی با 33 حسگرطراحی شده است. با بازخورد با نرخ بالا (فهرست‌شده در 1000 هرتز) و یک فرم فاکتور جمع و جور و مناسب برای انسان‌نما، به‌طور گسترده‌ای برای گرفتن در سطح تحقیق، آموزش و نمونه‌سازی که در آن کنترل آگاه از لمس قابلیت اطمینان و واقع‌گرایی را در تعامل با اشیاء بهبود می‌بخشد، قرار دارد.