近几年来,由于机器人产业软硬件的发展,很多业内专业人士预估,四足机器人将是下一个机器人的风口。

目前,很多高校与公司争相研发的四足机器人项目。亚太区有2个比较热门的机器人赛事赛,均设有四足机器人的比赛项目。波士顿动力宣布今年将发布首款商用四足机器人,更是将四足机器人的讨论推向了高潮。

就像当初的大疆一样,四足机器人的市场马上就要崛起。在这种大环境之下,四足执行器的需求量将会非常巨大。谁能看准风向,先行一步抢占四足执行器市场呢?

  1、四足机器人对执行器要求苛刻,市场可选择性较少

全球知名的四足机器人除了波士顿动力的Spotmini、Bigdog之外,还有MIT会翻跟斗的小猎豹、世界第一个海上巡检的Anymal、拉动3.3吨飞机的HyQReal,国内也有部分研究机构和公司有所涉猎,如宇树科技的Laikago,以及浙大的“绝影”。

纵观这几款四足机器人,四足需要站立、走动、弹跳、负载等等,甚至在不同的路面环境中完成相应的任务。这些复杂的运动场景使得四足机器人必须对其执行器要求苛刻。

  举个例子,弹跳对关节电机的功率要求非常高,很少有舵机能做到这种弹跳。波士顿动力的机器人,弹跳用的是液压,MIT的猎豹弹跳用的是无刷直流电机,只有这些东西可以实现瞬时大功率。传统的伺服电机倒是能在功率、扭矩上满足这一需求,但在体积上难以配合机械结构,其高昂的成本更是令人难以接受。

另外,柔性控制是机器人类产品中必不可少的特性。四足机器人从高处落下接触地面时会产生很大的冲击,如果是刚性接触,很可能导致本体损坏。而柔性能像弹簧一样很好的缓冲这些冲击,保护机械本体甚至人类。这样一来,四足机器人对环境的适应能力将大幅提升,也可以增加其使用的安全性。

由于柔性控制只有在小减速比的情况下才能发挥得更好,四足减速机大部分情况下会在10比以下,在外观上也要求轻、薄。目前市售10比以下减速机是行星减速机,又重又长,不适合此场景的应用,往往需要去进行专门的定制。

总的来说,四足机器人要求执行器具有扭矩密度大、功率密度大、控制系统高度集成、柔性控制等特性。能够满足这些需求的执行器,市场的可选择性少之又少。

  2、敢做敢先,INNFSO攻克四足机器人硬件难题

有这样一家公司,争做世界领先的机器人智能柔性关节方案提供商,也是集成化智能柔性关节第一品牌——INNFOS,他们,也许可以做到。

INNFOS研发团队成立于2011年,隶属于前沿驱动(北京)技术有限公司,是一家专注于高端机器人智能柔性关节研发的创新性公司。

  机器人硬件技术投入成本高、周期长、起步难、风险点多,敢于做机器人硬件的公司不多。INNFOS恰恰是少有的、敢做机器人硬件,且做得非常不错的公司之一。

INNFOS打破机器人核心元件的技术壁垒,用时5年研发了智能柔性执行器Smart Compliant Actuator(SCA)。它高度集成了伺服电机、伺服驱动,编码器和减速器,具有高度集成、高精度、高速度、柔性控制、总线控制、低成本等特性。

在集成化新型微伺服系统领域,INNFOS为国内首创。其核心技术已达国际优异水平,不仅打破了机器人核心元件国外垄断国内进口的局面,还填补了乐动娱乐app官网指定长期在高端机器人领域的技术空白。

  2019世界机器人大会期间,INNFOS发布了一款针对多足机器人创新设计的高性能执行器QDD-NU80。

QDD-NU80延续了INNFOS SCA高度集成的特点,充分利用现代电子技术,内部使用的是高度集成电路,将编码器,控制器,通信单元等电机控制所需的关键模块全部整合到硬件上。在保证性能的同时,QDD-NU80整体体积大幅降低,可以很方便地在四足机器人的骨骼上安装使用。

采用了一体化设计和超轻量化设计的QDD-NU80,能够满足四足机器人所有的需求,无论是在控制性能还是成本上都要优于传统的伺服电机,成为四足机器人专属的高性能执行器。

  3、为什么说QDD-NU80是四足机器人专属高性能执行器?

QDD-NU80是INNFOS SCA中采用行星减速器的QDD系列执行器中的一个型号,减速器比为6比。因此,该产品的全称为“QDD-NU80-6”,符合四足机器人执行器低减速比要求。

四足机器人由于身形的限制,对执行器的体积和形态要求较高。为此,QDD-NU80抛弃了传统伺服电机繁琐的机械结构,取而代之的是更为实用的扁平化结构。其垂直长度仅为37mm,大幅降低了空间占用,更能适应四足机器人的轴关节等部位,同时降低了机械设计上的难度。

  考虑到四足机器人对扭矩的需求,QDD-NU80将减速器内嵌其中,在增加扭矩的同时,保证了紧凑的机械机构。同时,减速器的嵌入,在整机质量453.1g的情况下,峰值扭矩达19.8Nm,也使得其扭矩密度大幅提高,更加符合四足机器人对扭矩和扭矩密度的需求。

前文也提到过,柔性控制是机器人类产品中必不可少的特性。QDD-NU80在内部的增加了一系列感知元件,配合处理器来监视内部电流的状态,最后在高级动力学算法的支撑下可实现执行器的柔性技术,做到真正安全实用的人机交互。

而只具备柔性技术的执行器是无法完成实际的负载工作的。QDD-NU80不仅柔性技术非常完善,其刚性强度也非常高。应用了QDD-NU80的四足机器人可以调节动作韧性,实现实际的负载工作。

同时,QDD-NU80经过集成电路和软件算法的优化,无论成本还是性能都比传统伺服器更有优势。

尽管QDD-NU80的售价并未公布,但QDD-NU80已经得到了很多客户的预订。

  无论如何,QDD-NU80的发布上市,将成为机器人硬件界内的一个大事件。在四足机器人热潮来临之际,为四足机器人执行器提供了一个可靠的解决方案,推动四足机器人向欣发展。

未来,机器人行业的发展,离不开先进的机器人硬件技术。INNFOS凭借其世界优异的智能关节技术SCA,在机器人行业欣欣向荣的发展格局中,会越来越独立特行且十分重要。


来源:西盟科技网

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