Продолжаем 💀

Сегодня мы поговорим про степени свободы (DoF).
DoF (Degrees of Freedom) — это степени свободы, т.е независимое движение, которое может выполнять механизм.

И у манипуляторов рук робота этого DoF много 👀.

Помимо свободного движения в пальцах есть и довольно важная часть — подвижность в запястье, как флексия/экстензия, так и приведение/отведение. Это важная отличительная способность позволяет манипулятору выкрутить лампочку. Протез в этом плане проигрывает, с помощью него, ты откручиваешь лампочку, словно гаечным ключом, путем захвата протезом кисти лампочки и перемещения всего предплечья, однако спасает эту ситуацию электроротатор кисти, который добавляет DoF для протезов кисти.

Остальным DOF применения найти сложно, к примеру разгибание между двумя пальцами или наличие дистальной фаланги пальца.

Одна из главных проблем таких DoF — это практически нулевое усилие, что не даст возможность зажать предмет между ними.

Вообще большое кол-во DOF — это что-то из разряда кол-ва схватов в протезах, они нужны для красивого словца. Как и в случае схватов, в случае с DOF есть определенное кол-во, обеспечивающее 90% функционала, а 10% нужны разве что для демонстрации на презентации или описании конкурентного преимущества.

Отсюда мы переходим к следующему моменту — компоновка. 🦾

Манипулятор из-за требований по DOF (степеням свободы) использует тросовую тягу (мотор натягивает трос, трос сгибает палец). За счет свободного пространства в предплечье это осуществимая задача. Такая конструкция представляет из себя моторы размещенные в предплечье, которые тянут тросы управляющие движениями пальцев, у этого есть свои плюсы и минусы. 🥀

Плюсы — проще масштабировать. Это значит легко спрятать множество тросов под корпусом, нежели зубчатую пару и корпус редуктора. Вы скажете скорость больше у тросовых, но нет, скорость можно разогнать с помощью изменения передаточного числа на зубчатом зацеплении.

Минусы — потери КПД, да мы движемся к главной проблеме, разгоняя количество DOF, прокладывая трос все дальше, мы теряем в силе, а на дистальной фаланге сила прям минимальная, и это мы видим на видео с молнией (таймкод 0.28). Чтобы молния не выскользнула, ее спустили с фиксирующей тесьмы, иначе силы пальцев не хватает чтобы зажать пуллер (язычок) и потянуть его. Поэтому схема как в человеческой руке Проксимальная-Средняя-Дистальная показывает себя очень плохо.

Потеря КПД с увеличением DOF — это стандартная тема и в протезировании, именно поэтому есть золотой стандарт, к которому придерживаются все производители. Переход от проксимальной без средней фаланги, сразу к дистальной.

В итоге могу сказать, что у манипуляторов рук большее количество DoF, часть из них неюзабельны, а часть можно применить и в протезировании к примеру электрофлексия с возможностью сгибания и приведения/отведения🦾
И если раньше электрофлексией и электроротатором невозможно было управлять, то сейчас, это выполнимая задача с помощью ИИ 😶‍🌫️