1. بنية وتوزيع المفاصل
(1) توزيع المفاصل البشرية
حيث أن روبوت تيسلا السابق حقق 28 درجة من الحرية، وهو ما يعادل حوالي 1/10 من وظيفة جسم الإنسان.
تتوزع درجات الحرية الـ ٢٨ هذه بشكل رئيسي في الجزء العلوي والسفلي من الجسم. يشمل الجزء العلوي الكتفين (٦ درجات حرية)، والمرفقين (٤ درجات حرية)، والمعصمين (درجتان حرية)، والخصر (درجتان حرية).
يتضمن الجزء السفلي من الجسم المفاصل النخاعية (درجتان من الحرية)، والفخذين (درجتان من الحرية)، والركبتين (درجتان من الحرية)، والساقين (درجتان من الحرية)، والكاحلين (درجتان من الحرية).
(2) نوع وقوة المفاصل
يمكن تصنيف درجات الحرية الـ 28 هذه إلى مفاصل دورانية وخطية. يوجد 14 مفصلًا دورانيًا، تُقسّم إلى ثلاث فئات فرعية، تُميّز حسب قوة الدوران. أصغر قوة للمفصل الدوراني هي 20 نيوتن متر في الذراع: 110 نيوتن متر في منطقة الخصر والنخاع والكتف، إلخ: 180 نيوتن متر في منطقة الخصر والورك. يوجد أيضًا 14 مفصلًا خطيًا، تُميّز حسب القوة. أصغر المفاصل الخطية لها قوة 500 نيوتن متر وتُستخدم في المعصم؛ 3900 نيوتن متر في الساق؛ و8000 نيوتن متر في الفخذ والركبة.
(3) بنية المفصل
يتضمن هيكل المفاصل المحركات والمخفضات والمستشعرات والمحامل.
استخدام المفاصل الدوارةالمحركاتوالمخفضات التوافقية،
وقد تكون هناك حلول أكثر تحسينًا متاحة في المستقبل.
تستخدم الوصلات الخطية المحركات والكرة أوبراغي كرويةكمخفضات، إلى جانب أجهزة الاستشعار.
2. المحركات في مفاصل الروبوتات البشرية
المحركات المستخدمة في الوصلات هي في الغالب محركات سيرفو وليست محركات بدون إطار. تتميز المحركات بدون إطار بميزة تقليل الوزن وإزالة الأجزاء الإضافية لتحقيق عزم دوران أكبر. يُعدّ المُشفّر (Encoder) مفتاح التحكم في المحرك بنظام الحلقة المغلقة، ولا تزال هناك فجوة بين دقة المُشفّر المحلي والخارجي. يجب أن تستشعر المستشعرات، ومستشعرات القوة، القوة في النهاية بدقة، بينما يجب أن تستشعر مستشعرات الموضع موقع الروبوت بدقة في الفضاء ثلاثي الأبعاد.
3. استخدام المُخفِّض في مفاصل الروبوتات البشرية
منذ أن كان يُستخدم سابقًا بشكل رئيسي مُخفِّض السرعة التوافقي، والذي يتكون من ناقل حركة بين العجلة اللينة والعجلة الفولاذية. يُعدّ مُخفِّض السرعة التوافقي فعّالًا ولكنه باهظ الثمن. في المستقبل، قد يكون هناك اتجاه لاستبدال علب التروس الكوكبية بعلب التروس التوافقية، نظرًا لرخص ثمنها نسبيًا، وصغر حجمها. بناءً على الطلب الفعلي، قد يتم اعتماد جزء من علب التروس الكوكبية.
المنافسة على مفاصل الروبوتات البشرية تشمل بشكل رئيسي المخفضات والمحركات والبراغي الكروية. من حيث المحامل، تكمن الاختلافات بين الشركات المحلية والأجنبية بشكل رئيسي في الدقة وعمر الخدمة. أما بالنسبة لمخفض السرعة، فإن مخفض السرعة الكوكبي أرخص ولكنه أقل تباطؤًا، بينما اللولب الكروي و...برغي أسطوانيمُناسبٌ أكثر لمفاصل الأصابع. في مجال المحركات، تتمتع الشركات المحلية بقدرة تنافسية عالية في مجال المحركات الدقيقة.
وقت النشر: ١٩ مايو ٢٠٢٥
