《Nature | 通过模拟学习实现无需实验的外骨骼辅助》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-14
  • 2024年6月12日,北卡罗来纳州立大学苏浩团队在 Nature 期刊发表了题为Experiment-free exoskeleton assistance via learning in simulation的研究论文。

    外骨骼能显著提升人类运动,恢复残疾人士的运动能力。不过,当前的控制器在匹配不同个体需求和任务涉及的复杂人体运动时仍面临挑战。它们通常需要开展大量的人体测试,依赖手工制作的规则,这限制了它们的广泛应用。之前的模拟研究并不包含控制器设计,也未考虑人类-机器人交互,这给从模拟到现实世界应用的过渡带来了挑战。

    该研究开发了一种利用人工智能(AI)和计算机模拟训练机器人外骨骼的新方法,这种便携式外骨骼中的嵌入式人工智能在计算机模拟中学习如何帮助人们行走、跑步或攀爬,而不需要进行任何实验。该研究或有助于推动外骨骼和义肢等装置的广泛应用。

    论文通讯作者苏浩副教授表示,外骨骼技术在改善人类运动能力方面具有巨大的潜力。然而,由于需要进行长时间的人体测试和手工制定控制算法,其发展和广泛应用受到了限制。而这项工作提出并展示了一种新的机器学习框架,该框架在模拟和现实之间架起了桥梁,以自主控制可穿戴机器人,从而改善人类的移动能力和健康状况。

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  • 《受昆虫启发的机器人制造柔性外骨骼,可实现柔性骨架印刷》

    • 来源专题:数控机床——前沿技术
    • 编译者:icad
    • 发布时间:2019-12-06
    • 昆虫通常具有各种复杂的外骨骼结构,可以为它们的运动和日常活动提供支持。为昆虫启发型机器人制造与这些自然存在的结构相匹配的人造外骨骼是机器人技术领域的关键挑战。   尽管研究人员已经提出了几种制造工艺和技术来为昆虫灵感的机器人生产外骨骼,但是其中许多方法极其复杂,或者依赖于昂贵的设备和材料,这使得它们在实际批量化制造中不可行,并且难以在更大范围内应用。   考虑到这一点,加利福尼亚大学圣地亚哥分校的研究人员最近开发了一种新工艺,用于设计和制造具有外骨骼结构的昆虫启发式机器人的组件。他们在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍了称为柔性骨架印刷的这一过程。   研究人员在论文中写道:“受昆虫外骨骼的启发,我们提出了一种称为'flexoskeleton'印刷的新制造工艺,该工艺能够快速,方便地制造混合型刚性/软性机器人。”   到目前为止,通常使用昂贵的材料和3D打印机以及多步铸造和机器加工工艺来制造具有刚性和软性部件的混合机器人。在他们的研究中,加州大学圣地亚哥分校的研究团队着手创建一种更便宜且更易于使用的新制造方法。 a)解释研究人员介绍的打印过程如何工作的图。b)在透明PC层上打印后立即使用研究人员的方法创建的四足机器人。c)从PC层释放后的四足机器人。 来源:江,周   他们开发的柔性骨架印刷方法依赖于消费级熔融沉积材料(FDM)3-D打印机的改编,该打印机在沉积材料和打印机的柔性基础层之间提供了非常强的粘合强度,此过程可用于为具有不同形状和形态的昆虫启发机器人创建外骨骼。   值得注意的是,研究人员提出的制造方法可以同时被新手和专家用户使用,因为它相当简单易懂,它也比其他制造方法便宜得多,因为它所依赖的材料和设备相当便宜并且容易获得。   在他们的研究中,该团队通过使用它来设计和测试各种规范的屈曲骨骼元素,证明了其方法的可行性。然后,他们将产生的所有元素组合到具有柔性外骨骼结构的步行四足机器人中。   研究人员在论文中写道:“我们开发的方法在很大程度上依赖于表面特征的三维几何形状及其对零件局部机械性能的贡献之间的相互关系。” “我们预想,这种方法将使一类新的受生物启发的机器人成为重点,重点放在机械设计和运动之间的相互关系上。”   将来,由这组研究人员设计的新设计和制造工艺可以促进众多昆虫启发式机器人的开发。由于该技术比大多数现有方法更直接,更实惠,因此还可以使现有或新机器人更易于扩展,从而增加其被大量生产并投放市场的机会。
  • 《中国石油模拟压井实验首试成功》

    • 来源专题:油气开发与利用
    • 编译者:cncic
    • 发布时间:2018-11-29
    •   8月10日,安全环保技术研究院和渤海钻探工程公司联合进行的模拟压井技术首次实验成功,并获得突破性进展。 这项技术为集团公司“十三五”科研项目“安全环保关键技术研究与推广”所属课题。安全环保技术研究院紧扣中国石油井控安全技术需求,针对当前压井作业主要依赖作业人员处置经验、从方案设计到过程控制缺乏实时监控数据支撑、作业过程以人工操作方式为主,压井成功率和时效性有待提高等问题,在集团公司重大科研项目“安全环保关键技术研究与推广”中持续攻关,解决了非常规压井方法、计算机辅助压井设计、过程参数监测、系统控制等技术难题,开发形成计算机优化压井软件,为提高压井成功率和压井时效、避免重大井喷失控事故提供了有力技术支撑。 为保障首次模拟压井实验顺利完成,安全环保技术研究院和渤海钻探联合开展方案策划,认真制定预防控制措施,针对实验中可能出现的钻井泵憋泵、节控失效等突发情况制定专项应急处置预案,确保实验数据精确可靠。