伙伴机器人家族

“伙伴机器人”,顾名思义就是既贴心又聪明,能够协助人类的机器人。
丰田一直致力于运用其在工业机器人领域中的专业知识以及来自于汽车及IT行业的最尖端应用科技来开发在商务中实用的伙伴机器人,忠于丰田佐吉、丰田喜一郎的哲学,即“通过制造创造富裕社会,贡献世界与人类”。

个人辅助机器人 人类辅助机器人(HSR)

概念

人类辅助机器人(HSR)的开发是用于协助人们的日常活动。未来他们将与人们在家中共处并协助改善家居条件和提高生活质量。

特征

三个关键特征能够让人们在室内环境中操控他们。

1. 小巧轻便的机身

为了更好地适应各种家庭,他们需要轻便灵活。别看他足迹窄小,其可伸缩的关节臂却能覆盖很大的空间。

2. 安全互动

实现人类与机器人的互动是处理家务时的一个重要因素,所以在设计上,安全意识是第一位的。其手臂设计为小功率并且动作柔可以预防发生的事故。避障和碰撞预测有助于机器人在以人类为中心的环境中安全操作。

3. 简单的操作界面

该机器人可以直接通过语音命令或任何一种普通触摸屏控制设备(如平板电脑和智能手机等)进行操控。

身体直径 : 430mm
身高 : 1,005mm - 1,350mm
重量 : 37 kg
臂长: 600mm
肩高: 340-1,030mm
最大负重: 1.2kg
最大宽度: 130mm
最高速度: 0.8km/h
最大步长: 5mm
最大坡度:

功能

HSR有三种基本模式:拾物、取物、手动操控。

1. 拾物

其手臂末端有一个简单的钳夹式的小手,能拾起如笔、电视遥控器等物体。对于较薄的难以抓取的物体,如纸张或卡片等,可以利用安装于小手上的真空吸气装置来吸取。

2. 取物

通过语音命令或手持触摸屏界面GUI,用户可轻松地命令机器人从箱子里或架子上取来指定物体。

3. 手动操控

目前,HSR不但可以通过用户的操控界面来手动操控,而且可也以实现远程操控。在机器人头部设有显示屏,看护者或家庭成员能通过平板电脑在Skype或其他通信服务平台与机器人的主人进行远程视频沟通。

技术

1. 关节臂

HSR可以帮助在家里取物、拉窗帘、捡起掉在地上的物品。随着机器人的身体伸缩,他的单臂可以伸到地板、桌上或高高的柜子上取东西。不使用时,其手臂会紧紧地折叠收缩起来,以最大程度地减少身体体积。

2. 灵巧的手

连接HSR胳膊的是一个有两个手指的钳夹,它摸起来很柔软。这种柔软性强的小手可以适应不同形状的物体,它还设有一个真空吸气装置,用以吸起卡片或纸那样薄的物体。

3. 物体识别与抓取方案

目标识别运算能够使HSR了解对象物体的尺寸和形状,以便捡起或抓取。该信息用来计算手臂路径和手的位置。

4. 识别环境,自主移动

机载传感器时刻告知HSR周围环境,使其能够安全地在家中游走,避开障碍物继续沿着最佳路线走向指示目标位置。

5. 遥控功能

家人和看护者可以访问并操作HSR,使用网络功能激活设备并执行以下任务:

・遥控
做家务(取东西、拉窗帘等)

・远程监控
看护残疾的家庭成员或看守无人房屋

・远程交流
通过机器人自带的屏幕,与家人远程视频聊天

目前此项功能仅适用于某些区域的网络环境,但在不久的将来将会实现远程访问。
HSR将会让家人、朋友和社会的关系更加亲密。

社会贡献

丰田已经开发出了可以协助独居残疾人移动的HSR。为了提高生活质量,丰田还与日本服务犬协会协作开发HSR,需求,并且将开发集中在捡起落物、取物以满足个人肢体残障者的活动及与家人和看护者沟通等功能上。

2011年,丰田与横滨康复基地合作进行了对个人肢体残障者的机器人家中实验,并将从用户那里获得的反馈体现于开发中。
此外,针对日本人口老龄化问题,丰田将与大学、健康护理领域等研究机构合作开发HSR的新功能-如远程监控帮助等功能,力图实际应用于照顾老人的领域。

协助步行机器人

帮助那些由于中风、小儿麻痹、脊髓灰质炎等原因造成某条腿残疾的人,这种机器人是安装到患者腿上来帮助其更加平稳、安全、自然地行走。协助步行机器人安装到一条腿上,帮助其恢复功能。康复后,机器人可在日常生活中帮助患者进行平地行走、上下楼梯、坐下、从椅子上站起来、爬山下坡、上厕所、使用轮椅、进出轿车并坐上前席或后席。在机器人的帮助下,用户可以生活得更加独立、积极、丰富多彩。

智能多传感器控制(协调控制)

位于大腿处的传感器和位于脚底的压力传感器分别检测用户大腿的位置和对脚部的压力。依据用户的每个步伐,膝关节处的促动器会自动调节至最佳辅助行走模式。通过测算行走速度,用户能够更加自然、更加自信地行走。

定时锁定结构

当摆腿和负重的脚踏到地面时,在膝关节处的特殊连杆结构可保证安全锁住(不需膝关节弯曲),这样用户便可以放心地行走。

发布时间 2011
尺寸 (H×W×L) 620-770mm × 280mm × 290mm
重量 3.5kg

轻质材料

通过使用如碳纤维塑料为主体材料等设计,来减轻用户的重量负担。
丰田使用原创的结构和计算方法,力图研发一款具有商业实用价值的协助步行机器人,以帮助人们实现更自由、更安全、更独立的日常生活。

协助护理机器人

目前,在许多医疗保健中心,经常需要2名看护人员来移动病人上下床。有数据显示,近70%的看护人员因日常协助搬运沉重的病人而患有背痛病。
配备协助护理机器人不仅能帮助抬病人上下床,还能帮助运送病人去厕所或其他房间。有了这一辅助设备帮助病人更容易且舒适的移动,即使只有一个看护人员也能应对自如。

方便使用的操作系统

协助护理机器人有一个全能的控制设计,看护者和被看护者都可以安全而简便地操作。抱臂抬起操作由护理人员进行,而移动被看护者的 运送方式以尽量减少被看护者和看护者的姿态和位置负担来设定。

容易操作且安全的调节机制

一个全能的平板操作界面和辅助机制使看护人员能轻松地调节机器人的手臂,用一只手即可抱住病人。在设计上还细心考虑到了安全因素,防止看护人员和被看护者被意外夹痛。

发布时间 2011
尺寸 (H×W×L) 900mm × 700mm × 995mm
重量 140kg

温柔的夹持装置

病人的身心压力、负担以及焦虑可以在柔软的夹持装置中化解。

轻松电动助手车

它减轻了看护人员在工作中的负担,比如在移动病人时根本感觉不到他的重量。

Robina

Robina是伙伴机器人家族的一员,她可以在医疗、护理领域中协助人们,并且还能做家务。她自己能思考和行动,并且可以携带和使用东西,甚至可以与人交谈。未来,她有望成为一个可信赖的伙伴,并在各种情况下协助医生护士照顾病人和老年人。
发布时间 2007
尺寸 (H×W×L) 1200mm × 580mm × 580mm
重量 60kg

Humanoid

Humanoid是伙伴机器人家族的一员,而且他助人为乐。他具备先进的协调控制性,整个身体都能动作。他能像人类那样行走,甚至能使用工具。未来他有望帮助人们从事家务和看护工作。

Playing Trumpet

通过再现人类的嘴唇震动和控制活塞模仿人类手指运动来完成吹号。这一机器人工具的开发目的是让他活跃在医疗、护理以及家务等领域之中。

发布时间 2005
尺寸 (H×W×L) 1480mm × 609mm × 395mm
重量 40kg

Playing Violin

可以像人类一样通过手和臂膀的高度配合精妙地完成演奏。这一机器人工具的研发是为了在医疗护理和家务方面提供支持。

发布时间 2007
尺寸 (H×W×L) 1522mm × 761mm × 497mm
重量 56kg

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