墨西哥蒙特雷Tecnologico de Monterrey的研究人員最近創(chuàng)建了一種低成本的機(jī)械臂，可以增強(qiáng)在線機(jī)器人技術(shù)的教育，使教師可以遠(yuǎn)程演示在課堂上解釋的理論概念。該機(jī)械臂已在Hardware X上發(fā)表的一篇論文中提出，是完全開(kāi)源的，并且可以由全世界的所有教師和教育者輕松組裝。

進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Victor H. Benitez告訴TechXplore。“在學(xué)習(xí)了正向和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)及其應(yīng)用之后，兩個(gè)學(xué)生Rodrigo Symonds和David Elguezabal來(lái)到我這里，他們的想法是創(chuàng)建一個(gè)具有IoT功能的雙鏈接機(jī)器人手臂，作為他們的機(jī)器人課程的一個(gè)項(xiàng)目。”

貝尼特斯和他的學(xué)生著手開(kāi)發(fā)一種價(jià)格合理的機(jī)器人，該機(jī)器人可以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境之外組裝(即不需要先進(jìn)的工具和設(shè)備)，但可以用來(lái)展示物理環(huán)境中的復(fù)雜機(jī)器人概念。這些概念的一個(gè)例子是運(yùn)動(dòng)學(xué)，這是支撐機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)過(guò)程，當(dāng)僅從理論上向他們解釋(即沒(méi)有任何物理演示)時(shí)，學(xué)生可能很難理解。

貝尼特斯解釋說(shuō)：“我們的機(jī)械臂使用稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)過(guò)程。” “直接運(yùn)動(dòng)學(xué)包括使用具有所需關(guān)節(jié)角度值的矩陣來(lái)確定末端執(zhí)行器的位置。我們使用Denavit-Hartenberg約定在機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)此行為。另一方面，間接運(yùn)動(dòng)學(xué)主要是三角方程，這些方程可創(chuàng)建長(zhǎng)度和角度之間的關(guān)系，以計(jì)算手臂的關(guān)節(jié)需要如何移動(dòng)才能使末端執(zhí)行器到達(dá)空間中的給定點(diǎn)或軌跡。”

機(jī)械臂將末端執(zhí)行器(即感興趣的對(duì)象)移動(dòng)到特定位置所需遵循的軌跡由特定的坐標(biāo)或參數(shù)函數(shù)確定。在這種情況下，末端執(zhí)行器可以是手臂試圖移動(dòng)的任何物體，例如記號(hào)筆，激光或什至是機(jī)械手。

與其他現(xiàn)有的機(jī)械臂相比，該機(jī)械臂的生產(chǎn)成本低。它還可以連接到WiFi源，并可以通過(guò)在線應(yīng)用程序進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這使它成為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的理想選擇，因?yàn)樗试S通過(guò)Internet進(jìn)行通信的老師和學(xué)生使用同一根手臂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。此外，該程序所基于的程序使用戶(hù)可以輕松訪問(wèn)手臂運(yùn)動(dòng)背后的每個(gè)命令和參數(shù)，從而可以進(jìn)一步支持學(xué)習(xí)并增強(qiáng)每個(gè)學(xué)生對(duì)支撐機(jī)器人行為的過(guò)程的理解。

機(jī)械臂具有四個(gè)關(guān)鍵組件：機(jī)電臂結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)，Wi-Fi通信模塊和人機(jī)界面。它是完全開(kāi)源的且可修改的，這意味著全世界的教育工作者都可以訪問(wèn)其設(shè)計(jì)并根據(jù)其特定需求進(jìn)行修改。使用此手臂，教師可以演示很多機(jī)器人學(xué)的概念，還可以涉及與數(shù)學(xué)，3-D打印，計(jì)算機(jī)科學(xué)和編程有關(guān)的其他主題。