Waseda University, Humanoid Robotics Institute thúc đẩy phát triển robot hình người
Waseda University là một nhà lãnh đạo trong nghiên cứu robot nhân học, bao gồm cả việc phát triển WABOT-1, robot giống người quy mô đầy đủ đầu tiên, vào năm 1973. Năm 2000, trường đại học thành lập Viện nghiên cứu Robot Humanoid (HRI) để thúc đẩy các hoạt động nghiên cứu xây dựng mới mối quan hệ giữa con người và máy móc trong một xã hội thông tin tiên tiến. Dưới sự chỉ đạo của Atsuo Tak Biếni, giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí Hiện đại của Waseda, HRI đã tăng tốc nghiên cứu và phát triển (R & D) về robot hình người. Nghiên cứu của HRI tập trung vào việc phát triển robot sẽ tương tác với con người, cho dù đó là để hoàn thành các nhiệm vụ thường xuyên, cung cấp viện trợ y tế, hoặc phục vụ như một người bạn đồng hành. Bởi vì những robot này làm việc cùng với các đối tác trong môi trường sống của con người, chia sẻ cùng một không gian làm việc và có cùng trải nghiệm, chúng không chỉ cần trông giống con người mà còn phải gợi lên suy nghĩ và hành vi giống như con người.
Theo PGS Kenji Hashimoto trong khi Waseda ban đầu sử dụng các công cụ thiết kế 2D để phát triển robot hình người, HRI xác định rằng cần có một nền tảng phát triển 3D tích hợp để thúc đẩy R & D robot hình người. Robot là những hệ thống phức tạp, đòi hỏi sự tích hợp thông tin từ các cảm biến liên quan đến lời nói, nét mặt và chuyển động cơ thể dẫn đến mức độ giao tiếp và hành động phối hợp cao. Các đội cần truy cập vào một bộ hoàn chỉnh các công cụ thiết kế và kỹ thuật 3D để đáp ứng các mục tiêu. HRI đã chọn SOLIDWORKS Research vì giao diện của nó thân thiện với người dùng hơn các gói 3D khác và nó cung cấp quyền truy cập vào đầy đủ các công cụ mô phỏng và thiết kế tích hợp.
Đẩy nhanh tốc độ
Kể từ khi triển khai phần mềm SOLIDWORKS Research, HRI đã đẩy nhanh tốc độ phát triển robot, giới thiệu hơn 20 robot hình người bằng cách làm việc trên nền tảng 3D tích hợp. Những robot này bao gồm loạt Waseda Leg, đầu máy hai chân để chở người khuyết tật và người già; loạt Waseda Jaw, robot mô phỏng cơ học của con người để hiểu các khái niệm nha khoa; loạt Waseda Yamanashi, robot mở hàm và đóng cửa cho bệnh nhân có vấn đề về hàm; các sê-ri Waseda Flautist và Waseda Saxophonist, sáo và saxophone chơi robot; sê-ri Waseda Talker, robot nói nguyên âm và nguyên âm phụ âm tiếng Nhật; và loạt Waseda Eye và KOBIAN, robot thể hiện cảm xúc. Các robot HRI khác bao gồm WABIAN-2R, một robot đi bộ với đầu gối mở rộng bằng xương chậu giống người và cơ chế chân tự do (DOF) bảy độ; WAREC-1, robot cứu hộ thảm họa với 28 DOF; và WL-16, một robot có thể mang theo người và hầu như bất kỳ tải trọng nào lên tới 80 kg.
Phần mềm HRI hiệu quả hơn trong việc phát triển robot với phần mềm SOLIDWORKS Research vì có nhiều khả năng tích hợp. Nó đã tăng hiệu quả thiết kế lên gấp ba đến bốn lần. Trong 2D, chỉ có thể thiết kế các thành viên cấu trúc phẳng đơn giản. Nhờ có SOLIDWORKS, giờ đây có thể dễ dàng thiết kế các bộ phận robot phức tạp. Phần mềm HRI hiệu quả hơn trong việc phát triển robot với phần mềm SOLIDWORKS Research vì có nhiều khả năng tích hợp. Nó đã tăng hiệu quả thiết kế lên gấp ba đến bốn lần.
SOLIDWORKS FEA
HRI vượt qua thử thách chính trong thiết kế robot hình người Giảm trọng lượng bộ phận trong khi duy trì độ cứng thông qua việc sử dụng các công cụ phân tích phần tử hữu hạn SOLIDWORKS (FEA) tích hợp. SOLIDWORKS Simulation là rất cần thiết để thiết kế một robot có chân vì trọng lượng của nó phải nhẹ nhất có thể trong khi vẫn giữ được độ cứng cao. Phần mềm thiết kế của SOLIDWORKS giúp nhanh chóng tính toán trọng tâm và mô men quán tính cho các bộ phận robot, thông tin được sử dụng cho mô phỏng và kiểm tra các bộ phận để can thiệp theo ba chiều. Mô phỏng dòng chảy của SOLIDWORKS [phần mềm phân tích động lực học chất lỏng tính toán] cũng hữu ích khi thiết kế một hệ thống làm mát cho các nguồn nhiệt, chẳng hạn như bộ truyền động, động cơ và ổ đĩa.
Thiết kế cơ khí và điện tử
Tăng năng suất đáng kể mà HRI đã nhận ra với phần mềm SOLIDWORKS Research cũng xuất phát từ bản chất tích hợp, đa ngành của phần mềm, cho phép các nhóm nghiên cứu tiến hành đồng thời thiết kế cơ, điện và nhiệt thay vì riêng biệt. Công nghệ của SOLIDWORKS là sáng tạo vì nó có thể xử lý cả thiết kế cơ và điện với một phần mềm. Hơn nữa, các phân tích khác nhau có thể thực hiện được với SOLIDWORKS, chẳng hạn như FEA cấu trúc và phân tích dòng chất lỏng nhiệt. Để phát triển một robot tinh vi, phải tiến hành không chỉ thiết kế cơ học mà còn thiết kế điện và thiết kế nhiệt đồng thời. Sắp xếp các bộ phận thành phần, chẳng hạn như động cơ, bánh răng giảm tốc, bộ mã hóa, v.v. Cả hai kích thước và giảm trọng lượng phải được thực hiện trong khi vẫn giữ độ cứng cao của từng bộ phận và bằng cách thực hiện phân tích FEA nhiều lần. SOLIDWORKS rất hữu ích trong quá trình thiết kế này.
