隨著虛擬現(xiàn)實(VR)和增強現(xiàn)實(AR)技術(shù)的發(fā)展,它們在機器人外觀設(shè)計中也展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。通過 VR 技術(shù),設(shè)計師可以在虛擬環(huán)境中對機器人進行三維建模和設(shè)計,更加直觀地感受機器人的外觀效果和空間布局,提高設(shè)計效率和準確性。同時,用戶也可以通過 VR 設(shè)備與虛擬機器人進行交互,提前體驗機器人的功能和操作方式,為機器人的設(shè)計改進提供反饋。AR 技術(shù)則可以將虛擬的機器人模型疊加到現(xiàn)實場景中,讓用戶在實際環(huán)境中看到機器人的外觀效果,實現(xiàn)更加真實的展示和演示。
機器人具有感知、決策、執(zhí)行等基本特征,可以輔助甚至替代人類完成危險、繁重、復(fù)雜的工作,提高工作效率與質(zhì)量,服務(wù)人類生活,擴大或延伸人的活動及能力范圍。
在機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,需要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,以提高機器人的性能和降低成本。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計主要包括拓撲優(yōu)化、形狀優(yōu)化和尺寸優(yōu)化等。拓撲優(yōu)化是在給定的設(shè)計空間、載荷工況和約束條件下,尋求材料在結(jié)構(gòu)中的分布形式,以達到提高結(jié)構(gòu)性能、減輕重量的目的。例如,通過拓撲優(yōu)化可以設(shè)計出更加合理的機器人機身結(jié)構(gòu),在保證強度和剛度的前提下,減輕機身重量,降低能耗。形狀優(yōu)化是對結(jié)構(gòu)的外形進行優(yōu)化,以改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和外觀。尺寸優(yōu)化則是對結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)進行優(yōu)化,如桿件的長度、截面尺寸等,以滿足強度、剛度和穩(wěn)定性等要求,同時降低成本。在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時,通常需要借助計算機輔助工程(CAE)軟件,如有限元分析軟件,對結(jié)構(gòu)進行模擬分析和優(yōu)化計算。
移動機器人需要具備在不同環(huán)境中移動的能力,其結(jié)構(gòu)設(shè)計與固定機器人有很大的區(qū)別。移動機器人的底盤結(jié)構(gòu)是設(shè)計的關(guān)鍵,常見的底盤結(jié)構(gòu)有輪式、履帶式和足式等。輪式底盤具有運動速度快、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,適用于平坦路面的移動,如室內(nèi)服務(wù)機器人和物流搬運機器人。履帶式底盤則具有良好的通過性和穩(wěn)定性,能適應(yīng)復(fù)雜地形,如野外探險機器人和工程搶險機器人。足式底盤模仿動物的行走方式,具有更好的靈活性和適應(yīng)性,可在崎嶇不平的地面行走,但控制難度較大,目前主要應(yīng)用于科研和特種領(lǐng)域。此外,移動機器人還需要配備合適的驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和懸掛系統(tǒng),以確保其在移動過程中的穩(wěn)定性和可靠性。