機構、關節與結構
反向驅動性與欠驅動
反向驅動性指的是,你不透過指揮馬達,而是直接推動機器人關節的「輸出端」——也就是真正幹活的那一頭——來讓它動起來的容易程度。一個可反向驅動的關節像自行車輪子自由滑行:輕輕一推它就轉,你甚至能透過它感覺到馬達被倒著帶動。一個不可反向驅動的關節則像頂起汽車的螺旋千斤頂——你搖手柄能把車頂起來,但無論怎麼往下壓車,都沒法把手柄倒著搖回去。許多齒輪系統是故意捨棄反向驅動性的:大減速比讓馬達的輸出變得有力,卻也讓關節很難從外部被推動。
當機器人需要在人身邊安全工作、並讓人覺得靈敏好用時,反向驅動性就很可貴:可反向驅動的手臂能被人用手輕輕推開,遇到意外接觸時會順勢讓步,而不是固執地死守原位。它還讓機器人能直接透過關節去感知並回應外界的力,幾乎就像你用自己的手臂去感受壓力一樣,這甚至能取代一個專門的力感測器。
欠驅動則是一個與「數數」有關的相關概念:它指一個機構的馬達數量少於它能獨立活動的方式數量。一隻有很多手指關節、卻只有一兩個馬達的機器手就是欠驅動的——手指不是各自單獨驅動,而是按彈簧和連桿設定好的固定方式一起彎曲。這讓設計更簡單、更輕、更便宜;而一隻設計得當的欠驅動手,即便無法讓每個指節都擺出獨立姿勢,仍能自然地包裹住各種不同形狀的物體。
一隻簡單的機器人夾爪只用一個馬達來合攏四根帶關節的手指;當手指碰到一隻形狀奇特的杯子時,那些無動力、可反向驅動的關節會順著杯子的弧線彎曲,把它牢牢抱住。
一個馬達,多個關節:欠驅動加上反向驅動性,讓一隻手能自行貼合物體。
這兩個概念常常一起出現:欠驅動的手通常被設計成可反向驅動,好讓那些沒有動力的關節仍能貼合所抓住的東西而彎曲。
又稱
另見