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一个新型的,单体和群体均可发生变形的集群机器人

机器人大讲堂 2019-11-25 15:30 次阅读

导读

来自科羅拉多大學波德分校(University of Colorado Boulder)和东京大学(University of Tokyo)的研究者共同提出了一个新型的,单体和群体均可发生变形的集群机器人,Shape Bots。借由他们设计的群机器人,研究者们展示了一些十分有趣的和用户发生交互的案例。我相信,当你看到这些充满科幻感的案例,你会觉得未来已经来到我们身边!

1.可变形集群机器人介绍

相信不少人看过动画电影超能陆战队(Big hero 6),并且对可爱的大白(Baymax)十分感兴趣。但不知道大家有没有注意到电影中的大反派用到的武器:无数个微型机器人组成的可变形为任何形状的“机器人”。单个微型机器人虽然个体看上去十分不起眼,但是当它们相互协作时可发挥巨大威力。在现实生活中,研究者们已经在着手研究一种叫做“集群机器人”的机器人技术。当然,我们可不能让这些技术落到“反派”的手中!

动画片中的集群机器人

动画片中的集群机器人

小知识:“集群机器人(Swarm robotics)”是一种多个在结构上相对简单的微型机器人,他们通过共同的“大脑”,相互协调成为一个能够执行复杂任务的机器人系统的技术。

今天小编为大家介绍一个关于集群机器人的新研究,研究者们针对集群机器人的单元体进行了一些新的设计。来自科羅拉多大學波德分校(University of Colorado at Boulder)和东京大学(University ofTokoyo)的研究者共同提出了一个新型的,单体和群体均可发生变形的集群机器人,Shape Bots。借由他们设计的集群机器人,研究者们展示了一些十分有趣的和用户发生交互的案例。文末附有研究的完整视频。

研究者提出的集群机器人

可变形集群机器人动态展示

目前大多数的集群机器人是靠群体的运动来实现群体的变形,在这个研究中,研究者指出,他们设计的一个单体可变形的集群机器人可以以个体为单位或者以集体为单位来改变他们的形状,从而显示信息和操作物体。

可变形集群机器人的概念

如下图中,研究者们设计了一个小型的卷轴驱动的线性驱动器,它单方向最多可以伸出20cm的长度。将两个线性驱动器拼接并且水平放置,即可以通过横向变形成线段来构建不同的图形。结合这两种Shapebots,可以构建一些复杂的形状。比如说水平线,垂直线,曲线,二维可伸缩区域,三维可变体积。

可变形集群机器人单体的展示

2. 机器人的设计和控制

线性驱动单元的设计灵感来自于可伸缩卷尺。在收纳状态时候,它可以被装入一个小盒子里,展开以后可以沿着一定方向承受一定负载。研究者们用两个小型电机和安装于电机上的卷轮实现了线性驱动器。当聚酯薄膜被电机卷出时,末端支撑可以实现推拉一些轻重量的物体,从而实现与外界的交互。

线性机器人驱动单元

研究者们还设计了可移动单元,包括一个电池,充电器,电机驱动器和控制器,还有两个直流电机来驱动小轮,让移动单元可以在光滑平面上自由移动。我们把线性机器人单元和移动单元相互组合起来,可以让群机器人实现更复杂的自主运动组合。

可移动微型机器人单元

单个集群机器人系统

3.可变形集群机器人展示

研究者们根据搭建的平台,展示了可变形集群机器人 ShapeBots的很多种不同的应用场景。我们在这里向大家展示四种比较典型的,其他更具体的介绍大家可以参考文末的论文链接以及文末视频。

搭建的展示平台

多个ShapeBots构建不同的二维图形,并且图形可以根据机器人的位置自动调整。这里向大家展示了动态的正弦波图形,和一个边长可变的正方形。

ShapeBots组成可移动正弦波

ShapeBots组成可变形正方形

动态演示


ShapeBots可以根据用户需求进行三维的形状变换。这里向大家展示了一个可以用于CAD实体构建的例子,和一个咖啡杯保护罩的例子。

ShapeBots提供CAD物理实体交互设计

动态演示

ShapeBots提供咖啡杯保护罩交互

动态演示

4.未来展望

研究者指出,ShapeBots在未来有很高的应用价值,他们提出了一些可能的应用场景。比如说测量尺寸,可变形无人机,以及作为增强现实的一些硬件。可变形集群机器人向我们展示了无限的可能。虽然现在的ShapeBots机器人看起来还有些不够智能,并且能够实现的功能相对简单,但小编相信,未来的某一天我们的生活中,比ShapeBots更高级的可变形群机器人将会极大地方便我们的生活。

未来应用概念图

原文标题:科幻片中才有的新型集群机器人!单体和群体均可发生变形,极具未来感

文章出处:【微信号:RoboSpeak,微信公众号:机器人大讲堂】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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NCV78702 用于汽车前照灯的多相增压LED驱动器

NUD4011 LED驱动器 低电流

稳压器& LED驱动器旨在取代用于驱动AC / DC高压应用(高达200 V)LED的分立解决方案。外部电阻允许电路设计人员为不同的LED阵列设置驱动电流。这种分立式集成技术通过将单个组件组合到一个封装中来消除单个组件,从而显着降低系统成本和电路板空间。这种恒流稳压器& LED驱动器是一种小型表面贴装封装SO-8。 特性 为变化的输入电压提供恒定的LED电流。 外部电阻允许设计人员设置电流 - 最高70 mA。 应用 便携式电脑:备用电池应用和简单的Ni-CAD电池充电。 工业:通用照明应用和小家电。 汽车:尾灯,定向灯,倒车灯和圆顶灯。 电路图、引脚图和封装图...
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NUD4011 LED驱动器 低电流

NCP4586 LDO稳压器 150 mA 高PSRR 低噪声

6是一款CMOS 150 mA线性低压差稳压器,具有低噪声,高纹波抑制,低压差,高输出电压精度和低电源电流。该器件提供三种配置:启用高电平,启用低电平,并在输出端启用高电平和自动放电电路。 NCP4586具有固定输出电压版本,范围为1.2 V至5.0 V,增量为100 mV。它有三种封装可供选择:1mm x 1mm UDFN,SOT82-AB和SOT23-5。有关使能,输出电压和封装的具体配置,请联系您当地的销售办事处。 特性 优势 工作输入电压范围:1.7 V至6.5 V 非常适合电池供电的应用 输出电压范围:1.2 V至5.0 V(步长为0.1 V) 联系当地销售办事处用于自定义电压选项 1%输出电压精度(VOUT> 2 V,TJ = 25C) 目前的折返保护 高PSRR:1 kHz时为80 dB 低压差:320 mV典型值。 150 mA 应用 终端产品 后置电源电压处理器,FPGA,DSP的监管 负载点电压调节 噪声滤波 相机,MP3播放器,便携式摄像机 便携式电话 机顶盒,游戏机,DVR 硬盘驱动器,显示器 电路图、引脚图和封装图...
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NCP4586 LDO稳压器 150 mA 高PSRR 低噪声

NCP1595 同步降压稳压器 1 MHz 1.5 A.

5A是一款电流模式PWM降压转换器,集成了电源开关和同步整流器。它可提供高达1.5A的输出电流和高转换效率。高频PWM控制方案可以提供低输出纹波噪声。因此,它允许使用小尺寸无源元件来减小电路板空间。在低负载条件下,控制器将自动切换到PFM模式,从而在低负载时提供更高的效率。 NCP1595A引脚与2A NCP1597A兼容。 特性 效率高 PWM模式下更高效率的同步整流 集成MOSFET 完全内部补偿 高开关频率,1.0 MHz 低输出纹波 当前模式控制 短路保护 电流模式PWM转换器的内置斜率补偿 + / - 1.5%参考电压 带滞后的热关机 Ext。可调输出电压 快速瞬态响应 低调和最小外部组件 设计用于陶瓷电容器 紧凑型3x3 DFN封装 应用 硬盘驱动器 USB电源设备 无线和DSL调制解调器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 04:02 48次 阅读
NCP1595 同步降压稳压器 1 MHz 1.5 A.

NCP1597 同步降压转换器 1 MHz 2.0 A.

7A系列是固定的1 MHz频率,高输出电流,同步PWM转换器,集成了低电阻,高侧P沟道MOSFET和低侧N沟道MOSFET。 NCP1597A利用电流模式控制提供快速瞬态响应和出色的环路稳定性,并在轻负载时支持PFM模式,以实现更高的效率。它将输入电压从4.0 V调节至5.5 V,输出电压低至0.8 V,最高可提供2.0 A. NCP1597A具有固定内部开关频率(FSW)和内部软启动可限制浪涌电流。使用EN引脚,关断电源电流最大降至1μA。 其他功能包括逐周期电流限制;短路保护,省电模式和热关断。 NCP1597A引脚与1.5A NCP1595A兼容。 NCP1597B采用10引脚3x3mm DFN封装,性能相同。 特性 优势 输入电压范围4.0 V至5.5 V 典型值+ 5V应用 内部140m / 90m MOSFET 满负荷时效率高 固定1 MHz切换频率 减少输出过滤器组件的大小和值 打嗝模式短路保护 减少热量短路 热关断保护 防止应用程序过热 可调输出电压降至0.8 V 能够调节低输出电压 轻载时的PFM模式 轻负载与固定PWM相比效率提高 应用 终端产品 USB供电设备 硬盘驱...
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NCP1597 同步降压转换器 1 MHz 2.0 A.

NCP1593 同步降压稳压器 1 MHz 3.0 A

3是一款固定的1 MHz,高输出电流,同步PWM转换器,集成了低电阻,高侧P沟道MOSFET和低侧N沟道MOSFET。 NCP1593采用内部补偿电流模式控制,可提供良好的瞬态响应,易于实现和出色的环路稳定性。它可将输入电压从4.0 V调节至5.5 V,输出电压低至0.6 V,并可提供高达3 A的负载电流。 NCP1593包括一个内部固定的开关频率(FSW)和一个内部软启动,以限制浪涌电流。其他功能包括逐周期电流限制,100%占空比操作,短路保护,省电模式和热关断。 特性 优势 宽输入电压范围:4.0 V至5.5 V 能够从各种输入电压源运行 内部90mΩ高侧P沟道MOSFET和70mΩ低侧N沟道MOSFET 高效率和良好的热性能 固定1 MHz开关频率 小输出电感/电容和低输出纹波电压 逐周期电流限制 保护功能 打嗝模式S电路保护 保护功能 过温保护 保护功能 带内部调整的内部固定软启动 能够使用固定的内部SS时间减少外部组件或从外部调整 启动具有预偏置输出负载 保护功能 可调节输出电压低至0.6 V 能力调节低输出电压 轻载期间的自动省电...
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NCP1593 同步降压稳压器 1 MHz 3.0 A

NCP1406 升压转换器 PFM DC-DC 25 V 25 mA

6是一款单芯片PFM升压型DC-DC转换器。该器件旨在为手持式应用提供单个锂电池或两节AA / AAA电池电压,最高可达25 V(带内部MOSFET)输出。该器件内置上拉芯片使能功能,可延长电池使用寿命。除标准升压转换器拓扑外,该器件还可配置用于电压反相和降压应用。该器件采用节省空间的TSOP-5封装。凭借其小型脚踏,该器件也非常适合从3.3 V或5.0 V电源轨产生升压电压。 特性 V 85%效率> OUT = 25 V,I OUT = 25 mA,V IN = 5.0 V 15μA的低工作电流(不切换) 低关断电流0.3μA 低启动电压1.8 V典型值0 mA 内置2​​6 V MOSFET开关,输出电压高达25 V PFM开关频率高达1.0 MHz 芯片启用 反馈引脚开路/短路保护 输出电压软启动 输入欠压锁定 热关机 低调和最小外部件 微型微型TSOP-5封装 无铅封装可用 应用 LCD偏置 白光LED驱动器 OLED驱动程序 个人数字助理(PDA) 数码相机 移动电话 手持游戏 手持式乐器 电路图、引脚图和封装图...
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NCP1406 升压转换器 PFM DC-DC 25 V 25 mA

NCV891334 降压型稳压器 双模式 2 MHz低IQ

x34是一款双模式稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达45 V的输入电源。混合低功耗模式允许NCV891x34作为PWM降压转换器或低压差线性稳压器工作,NCV891x34适用于汽车驱动器信息系统中经常遇到的低噪声和低静态电流要求的系统。复位(具有固定延迟)和故障引脚(标记低输入电压和高温警告)简化了与微控制器的接口。 提供了两个引脚来同步切换到时钟或另一个NCV891x34。 NCV891x34还提供汽车电源系统中的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 轻载条件下40μAIq 3.0 PWM中的最大输出电流NCV891334中的模式 内部N通道电源开关 VIN工作范围3.7 V至36 V,承受负载转储至45 V 逻辑电平使能引脚可以连接电池 固定输出电压5.0 V或3.3 V,精度为±2% 2 MHz自激开关频率 输入和输出同步引脚 汽车要求现场和控制变更的NCV前缀 可湿性侧翼DFN(针边电镀) 这些器件无铅且符合RoHS标准 应用 终端产品 ...
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NCV891334 降压型稳压器 双模式 2 MHz低IQ

NCV33163 降压/升压/反相转换器 开关稳压器 2.5 A.

63系列是单片电源降压升压型反向开关稳压器,包含直流 - 直流转换器所需的主要功能。该系列专门设计用于升压(升压),降压(降压)和电压反相应用,并且外部元件数量最少。 这些器件包括两个高增益电压反馈比较器,温度补偿基准,受控占空比振荡器,具有自举功能的驱动器,可提高效率,以及高电流输出开关。保护功能包括逐周期电流限制和内部热关断。还包括一个低压指示器输出,设计用于与基于微处理器的系统连接。 这些降压升压型反向开关稳压器采用16引脚双列直插式热电阻塑料封装,可提高导热性能。 特性 输出开关电流超过2.0A 2.5V至60V输入电压 低待机电流 精确2%参考 受控占空比振荡器 具有Bootstrap功能以提高效率的驱动程序 逐周期电流限制 内部热关断保护 直接微处理器接口的低压指示灯输出 加热标签电源包 湿度敏感度等级(MSL)等于1 NCV前缀,适用于需要现场的汽车和其他应用并改变C. ontrol 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 00:02 120次 阅读
NCV33163 降压/升压/反相转换器 开关稳压器 2.5 A.

NUD4001 LED驱动器 高电流

稳压器& LED驱动器旨在取代用于在5V,12V或24V低压AC / DC应用中驱动LED的分立解决方案。外部电阻允许电路设计人员为不同的LED阵列设置驱动电流。这种分立式集成技术通过将单个组件组合到一个封装中来消除单个组件,从而显着降低系统成本和电路板空间。该器件是一个小型表面贴装封装SO8。 特性 为不同的输入电压提供恒定的LED电流。 外部电阻允许设计人员设置电流 - 最高500 mA。 AEC-Q101合格且PPAP能力 适用于汽车和其他需要独特应用的NSV前缀场地和控制变更要求 应用 汽车:尾灯,定向灯,倒车灯和圆顶灯。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 23:02 85次 阅读
NUD4001 LED驱动器 高电流

NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

155将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302155集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达55A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V核DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 213次 阅读
NCP302155 集成驱动器和MOSFET 55 A.

NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

151将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成到单个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP303151集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 能够达到50 A的平均电流 30 V / 30 V击穿电压MOSFET具有更高的长期可靠性 能够以高达1 MHz的频率切换 与3.3兼容V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 精确电流监测 具有3级PWM的过零检测选项 内部自举二极管 欠压锁定 支持英特尔®PowerState 4 应用 桌面和笔记本微处理器 图形卡 路由器和交换机 支持英特尔®PowerState 4 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 345次 阅读
NCP303151 集成驱动器和带集成电流监视器的MOSFET

NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

040将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302040集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达40A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 电源和笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 22:02 141次 阅读
NCP302040 集成驱动器和MOSFET 40 A.

NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

150将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302150集成解决方案大大降低了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达45A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 正确响应3级PWM输入 支持英特尔®电源状态4 使用3级PWM进行零交叉检测的选项 热警告输出和热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V-Core和非V-Core DC-DC Con转换器 小型电压调节器模块 高电流DC-DC负载点转换器 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
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NCP302150 集成驱动器和MOSFET 45 A.

NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

055将MOSFET驱动器,高端MOSFET和低端MOSFET集成在一个封装中。驱动器和MOSFET已针对高电流DC-DC降压功率转换应用进行了优化。与分立元件解决方案相比,NCP302055集成解决方案大大减少了封装寄生效应和电路板空间。 特性 平均电流高达50A 能够以高达2 MHz的频率切换 兼容3.3 V或5 V PWM输入 支持Intel®PowerState 4 使用3级PWM的零交叉检测选项 内部自举二极管 热警告输出和热关机 热关机 应用 终端产品 台式机和笔记本微处理器 服务器和工作站,V -Core和非V-DC DC-DC转换器 大电流DC-DC负载点转换器 小型电压调节器模块 电源和笔记本 电路图、引脚图和封装图...
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NCP302055 集成驱动器和MOSFET 50 A.

NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC

2是一款无线电源ASIC,可提供符合AirFuel MR标准的非接触式6.78 MHz电力传输单元(PTU)所需的电源,测量和支持功能。 NCP6992与蓝牙信令协议(BLE)相结合,通过管理功率传输(包括效率和故障条件管理),有助于调整和优化发送器线圈的功率。 特性 输入电压范围4.5V至22V 提供小型7x7mm²可湿性侧翼电镀QFN-56封装,间距0.4mm 直接从墙上适配器或USB端口供电 可通过3.4 MHzI²C接口进行广泛编程 50 W功率升压控制器,具有可在9V至55.2V(200mV步进)下编程的转换器,具有OVP和自动控制输入选项 可配置的睡眠模式和使用直接输入控制的快速唤醒循环 In集成式降压转换器5V& 500mA 2通用GPIO可用于逻辑I / O,ADC输入或时钟输出 系统LDO可编程为1.2V至3.6V,100 mV步进,带动态电压调节(DVS) USB BC 1.2检测的前端 具有OCP的四相可选6.78MHz PA驱动器 用于天线切换的PWM控制继电器驱动器 用于PA电源电压,电流和温度测量的10位ADC 一个阻抗控制检测器 具有ADC读数的差分...
发表于 07-29 18:02 89次 阅读
NCP6992 AIRFUEL-MR无线电源发送器ASIC