🦾 Механические руки роботов

 1    Z ↑
 2      │
 3      └─→ Y
 4     ╱
 5    X
 6    
 7[Схват] ─ Направляющая Z
 8    │
 9    │
10Направляющая Y ═══════
11    │
12    │
13Направляющая X ═══════
14    │
15[Основание]

 1        Z ↑
 2          │
 3    [Схват]
 4        │ r (выдвижение)
 5        │
 6     ╔══╧══╗  ← φ (поворот)
 7     ║     ║
 8     ║  ○  ║ ← z (подъем)
 9     ╚═════╝
10   [Основание]

1    [Схват] r
2        ╲ θ (наклон)
3         ╲
4          ○ ← φ (поворот)
5         ╱│╲
6        ╱ │ ╲
7   [Основание]

1        [Схват]
2            │ ← "Кисть"
3        ╔═══╪═══╗
4        ║ "Предплечье" ║
5        ╚═══╪═══╝ ← "Локоть"
6        ╔═══╪═══╗
7        ║ "Плечо" ║
8        ╚═══╪═══╝ ← "Плечевой сустав"
9        [Основание]

1// Перемещение в заданную точку
2moveToPosition(x, y, z, rx, ry, rz);

1// Движение по заданной траектории
2followTrajectory(pointArray, velocity, acceleration);

1// Управление силой воздействия
2applyForce(fx, fy, fz, torque_x, torque_y, torque_z);

 1class MotionPlanner {
 2private:
 3    struct Node {
 4        vector<float> config;  // Конфигурация шарниров
 5        Node* parent;
 6        vector<Node*> children;
 7    };
 8    
 9public:
10    vector<Node*> planPath(vector<float> start, vector<float> goal) {
11        Node* startNode = new Node{start, nullptr, {}};
12        vector<Node*> tree = {startNode};
13        
14        while (!goalReached(tree, goal)) {
15            // Генерируем случайную конфигурацию
16            vector<float> randomConfig = generateRandomConfig();
17            
18            // Находим ближайший узел в дереве
19            Node* nearest = findNearest(tree, randomConfig);
20            
21            // Пытаемся создать новый узел
22            Node* newNode = extend(nearest, randomConfig);
23            
24            if (newNode && !hasCollision(newNode->config)) {
25                tree.push_back(newNode);
26                nearest->children.push_back(newNode);
27                newNode->parent = nearest;
28            }
29        }
30        
31        return extractPath(tree, goal);
32    }
33};

 1class AStarPlanner {
 2public:
 3    vector<Configuration> planPath(Configuration start, Configuration goal) {
 4        priority_queue<Node> openSet;
 5        set<Configuration> closedSet;
 6        
 7        openSet.push({start, 0, heuristic(start, goal)});
 8        
 9        while (!openSet.empty()) {
10            Node current = openSet.top();
11            openSet.pop();
12            
13            if (current.config == goal) {
14                return reconstructPath(current);
15            }
16            
17            closedSet.insert(current.config);
18            
19            for (auto neighbor : getNeighbors(current.config)) {
20                if (closedSet.count(neighbor)) continue;
21                
22                float tentativeG = current.g + distance(current.config, neighbor);
23                
24                Node neighborNode = {neighbor, tentativeG, 
25                                   tentativeG + heuristic(neighbor, goal)};
26                openSet.push(neighborNode);
27            }
28        }
29        
30        return {}; // Путь не найден
31    }
32};

1    ║     ║
2    ║ [○] ║  ← Объект
3    ║     ║
4    ╚═════╝

1      ╲ │ ╱
2       ╲│╱
3        ○  ← Объект

1    ┌─────────┐
2    │ ~~○~~   │ ← Вакуум
3    └─────────┘

1    ┌─────────┐
2    │ ╫╫╫○╫╫╫ │ ← Магнитное поле
3    └─────────┘

 1class AdaptiveGripper {
 2private:
 3    float forceThreshold = 10.0;  // Ньютоны
 4    float currentForce = 0.0;
 5    bool objectDetected = false;
 6    
 7public:
 8    bool grasp(float targetForce) {
 9        while (currentForce < targetForce && !objectDetected) {
10            closeGripper(0.1);  // Маленький шаг
11            currentForce = readForceSensor();
12            
13            // Обнаружение контакта с объектом
14            if (currentForce > forceThreshold) {
15                objectDetected = true;
16                adjustGrip(targetForce);
17                return true;
18            }
19        }
20        
21        return false;  // Объект не найден
22    }
23    
24private:
25    void adjustGrip(float targetForce) {
26        float error = targetForce - currentForce;
27        float correction = 0.1 * error;  // Простой P-регулятор
28        
29        if (correction > 0) {
30            closeGripper(correction);
31        } else {
32            openGripper(-correction);
33        }
34    }
35};

 1class TactileSensor {
 2private:
 3    vector<vector<float>> pressureMap;  // Карта давления
 4    int width, height;
 5    
 6public:
 7    void updatePressureMap() {
 8        for (int x = 0; x < width; x++) {
 9            for (int y = 0; y < height; y++) {
10                pressureMap[x][y] = readPressure(x, y);
11            }
12        }
13    }
14    
15    ObjectInfo analyzeContact() {
16        ObjectInfo info;
17        
18        // Находим центр давления
19        float totalPressure = 0;
20        float centerX = 0, centerY = 0;
21        
22        for (int x = 0; x < width; x++) {
23            for (int y = 0; y < height; y++) {
24                float pressure = pressureMap[x][y];
25                totalPressure += pressure;
26                centerX += x * pressure;
27                centerY += y * pressure;
28            }
29        }
30        
31        if (totalPressure > 0) {
32            info.contactCenter = {centerX / totalPressure, centerY / totalPressure};
33            info.contactArea = calculateContactArea();
34            info.objectShape = classifyShape();
35        }
36        
37        return info;
38    }
39    
40private:
41    ShapeType classifyShape() {
42        // Анализ паттерна давления для определения формы
43        float roundness = calculateRoundness();
44        float elongation = calculateElongation();
45        
46        if (roundness > 0.8) return CIRCULAR;
47        if (elongation > 2.0) return ELONGATED;
48        return IRREGULAR;
49    }
50};

 1class SurgicalRobot {
 2public:
 3    void performSurgery() {
 4        // Микрохирургические операции
 5        // Точность до 0.01 мм
 6        // Устранение дрожания рук хирурга
 7        
 8        while (operationInProgress) {
 9            HandMotion surgeonHand = trackSurgeonHands();
10            MotorCommands filtered = filterTremor(surgeonHand);
11            applyToInstruments(filtered, SCALE_FACTOR);
12        }
13    }
14};

 1class SoftManipulator {
 2private:
 3    vector<PneumaticActuator> muscles;
 4    FlexibleMaterial structure;
 5    
 6public:
 7    void adaptToObject(ObjectShape shape) {
 8        // Мягкая адаптация к форме объекта
 9        for (auto& muscle : muscles) {
10            float pressure = calculateOptimalPressure(shape, muscle.position);
11            muscle.setPressure(pressure);
12        }
13        
14        // Постепенное обхватывание
15        while (!objectSecured()) {
16            increaseGrip(0.1);
17            delay(100);
18        }
19    }
20};

 1class LearningManipulator {
 2private:
 3    NeuralNetwork motionPlanner;
 4    ExperienceDatabase database;
 5    
 6public:
 7    void learnFromDemonstration(vector<Trajectory> humanDemos) {
 8        for (auto& demo : humanDemos) {
 9            // Извлекаем ключевые особенности движения
10            MotionFeatures features = extractFeatures(demo);
11            
12            // Обучаем нейронную сеть
13            motionPlanner.train(features.inputs, features.outputs);
14            
15            // Сохраняем опыт
16            database.store(features);
17        }
18    }
19    
20    Trajectory generateMotion(Task task) {
21        // Генерируем траекторию на основе обученной модели
22        return motionPlanner.predict(task.getFeatures());
23    }
24};