湖南大学设计艺术学院工业设计系 智能装备 | 课程作品回顾
发布时间：2024年2月18日 分类：课程设计
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课题以特定场景下的机器人概念设计为主题，主要包括太空机器人、救援机器人、战场机器人、康复机器人、教育机器人、物流机器人等场景。课程结合“世界机器人大赛—首届太空机器人大赛”，选取具体智能机器人为对象，综合学期所学知识点，重点探索解决复杂问题路径，掌握智能装备的设计流程和方法，提高综合性设计表达能力。
1. GRAVITYER--舱内姿态调整可穿戴外骨骼机器人
在空间站微重力环境中，由于相互作用力，宇航员进行各种行为动作时都会受到其反作用力影响。空间站的中央空心空间导致宇航员在舱内中央区域没有能够借力的结构，宇航员在空间站生活工作需要进行大量行为动作，这些行为动作会导致宇航员身体姿态出现漂移情况。增加了宇航员各项任务的繁琐性，也让宇航员处于极不舒适的身体姿态工作。目前空间站仅仅依靠被动式的简易固定设备来帮助宇航员维持身体姿态。并没有解决宇航员需要自己去调整身体姿态的问题。GRAVITYER----舱内姿态调整可穿戴外骨骼机器人为宇航员在舱内进行行为动作时提供主动式的受力支撑以及飘移后的动力修正，帮助宇航员维持身体姿态进行各种行为动作。
2. 太空气囊救援机器人--Ballonfly囊萤号
太空探索中，航天员将面临各种出舱作业，在这一过程中便存在相应的飘离风险；亦或当情况紧急而航天员需要在空间站间转移，面对这样的场景、太空气囊救援机器人囊萤号 Ballonfly 应运而生。囊萤号日常挂载在空间站中待命，在出动时通过全身遍布的霍尔推进器进行空间移动与飞行姿态的精确调整，以敏锐的感知与检测模块和智能处理系统定位周围环境及救援目标的位置与姿态，在飞往并对准目标后通过发射巨大气囊对目标进行包裹、收紧气囊形成气密封闭空间，并牵引气囊将目标带往指定场所，从而完成救援。
宇航员出舱维修是一项意义重大且十分危险的航空任务，宇航员不仅面临这高辐射、气温急剧变化、真空等恶劣环境，在宇航服束缚下，行动也极为困难，每一次出舱活动长达几小时，对宇航员来说是体力和精神的巨大的考验。同时空间站由于太空粒子撞击或气温变化，表面很容易发生故障，因此及时维修来保障空间站正常运行是必不可少的。机器人的介入可以保障宇航员的安全，提高维修效率。目前已有大型机械臂参与空间站表面维修工作，但因其操作机动性和精细程度有限，无法很好的完成所有维修工作。本方案旨在设计一款空间站舱外维修机器人，畅想了机器人参与舱外维修任务所需要的功能与结构。Fixie-Bean是一款小型空间站外维修机器人。它因形似糖豆而得名。该机器人能够自主完成部分维修任务，也能辅助宇航员进行维修操作。它具有多种形态，对维修任务适应性高且足够灵活，能完成更精细的工作,更好的保障宇航员的安全并提高维修效率。
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