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年轻一代正在用数字化技术将科幻未来变为现实

2022-09-29 10:25
来源: 粤讯

今年的北京冬奥会上,智能机器人成为了最受瞩目的“工作人员”,承担起物流输送、交通引导、餐食制作等多种工作职能,为来自全球各地的参赛人员提供便利的生活服务,同时降低了比赛期间人员接触的频率。然而智能机器人的用途远不止这些,在2021年神舟十二号飞船进入空间站后,智能机器人又化身成为大负载、大范围转移功能的机械臂,帮助航天员完成两次出舱任务。被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,智能机器人的制造和应用正成为衡量一个国家科技创新和高端制造水平的重要标志。

我们正步入一个与智能科技和谐共处的新世界,人类与科技的关系也从利用、合作走向融合。在这其中,我们的年轻一代也正逐渐成长为智能技术研发的核心力量。他们研发出的具有开创性的科研成果,正在促进着人类智慧与人工智能的交互融合,帮助我们重新想象、设计和创造一个更美好的世界。

从科幻到现实,设计优化让机器人应用场景不断拓展

从1920年捷克科幻作家恰配克在《罗索姆的万能机器人》中第一次提到“Robot”开始,机器人就已经拥有了与人类密不可分的关系。作为模拟人类或其他生物行为的机械(如机器狗、机器猫等)的存在,发展至今的机器人已经成为人类代劳的绝佳帮手,机器人研发、迭代也成为全球科研最热门的论题之一。

智能机器人研发设计的第一步是原始模型的建立,也是最重要的一环,决定了机器人最终的实际功能。例如,在建立仿人机器人下肢原始模型时,首先需要参考人体下肢骨骼系统的结构和行走步态;其次根据机器人的重量和平地行走步态,通过步态仿真获得各零部件的主要受力情况。不断的参考、仿真、模拟是机器人迭代优化过程中的必经之路。

浙江大学仿人机器人团队在设计、模拟、验证的全过程中,利用数字化技术设计和创造的智能机器人便是绝佳案例之一。团队使用拓扑优化方法(加载单种工况)和Autodesk产品支持的衍生式设计(可以加载多种工况)进行结构优化设计,为了达成最贴合产品的极致设计方案,设计团队使用Autodesk产品对衍生式设计模型进行晶格结构优化,并根据晶格结构的表皮、支柱截面、节点尺寸对模型强度的影响,从这三个方面对模型细节进行修改,在达到轻量化的同时,使模型达到强度和刚度要求,加强仿人机器人的运动能力和灵活性。之后对模型进行 3D 打印仿真,验证模型的可制造性,设计小型疲劳试验机来评估机器人下肢的疲劳寿命。最终,团队制造的机器人下肢单腿质量仅为6.46kg,重量减少了54.6%,且工作电流更小,对于双足机器人的运动性能提高与减少能量消耗有着显著效果。目前,相关的论文成果《基于点阵结构的仿人机器人下肢轻量化研究》和《基于衍生式设计的双足机器人下肢结构轻量化设计及实验研究》均获得发表。

欧特克展翼计划

数字化技术将传统产业与先进科技衔接起来,逐步走向可视化模拟、数据化预测、智能化分析以及自动化操控,这是新一轮科技革命和社会变革的焦点,也预示着人类历史上又一次新的革命已然到来。在这个新世界里,人和机器不可分割,相辅相成,由此所带来的产业和社会面貌的改变正在发生。在这样的变革浪潮中,年轻人将引领的技术创新,把科幻未来创造为现实。

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