科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)

在最新代Atlas機器人視頻發布的前幾天,波士頓動力(BD)向外公布了一段25秒的視頻,展示的是新版的SpotMini(BigDog的迷你版)。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖1

2016年SpotMini(動作略顯笨拙)(圖摘自網絡)

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖2

新版SpotMini調皮偷看(外表美觀、動作流暢)(圖摘自網絡)

在視頻的末尾,出現了“coming soon”的字樣,小編看后立馬感覺:BD可能快要放大招了!!

沒想到,幾天后大招果然出現了:最新代Atlas機器人誕生了!

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖3

新代Atlas(圖摘自網絡)

相信大家都是被Atlas的動態控制和自平衡能力所震驚,但是:如果沒有強大的硬件環境支撐,再高級的算法都是浮云。

本文根據BD所公布的極其有限的資料,從Atlas機器人液壓驅動方式的角度,簡單地與大家一起探討。


※※Atlas前世今生※※

Atlas機器人是基于波士頓動力公司早期的PETMAN人形機器人,配備了兩個視覺系統——一個激光測距儀和一個立體照相機,一個機載電腦,四肢均由液壓驅動,全身共擁有28個自由度。

第一代Atlas

第一代Atlas機器人由航空級鋁和鈦建造,四肢均由液壓驅動,但需要通過電纜外接電源。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖4

第一代Atlas(圖摘自網絡)

第二代Atlas

第二代Atlas比第一版本體型小,全身的新的設計使其移動更快,并且已經脫離了電纜的束縛(后背電池)。

該版Atlas最顯著變化是電源和泵。電源是鋰離子電池組,新型液壓泵不僅能提供足夠動力,也讓Atlas變得安靜了很多!

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖5

第二代Atlas(圖摘自網絡)

第三代Atlas

和第二版的動力一樣,不過第三代Atlas可以在室內和室外進行實際操作了,這得益于配置的激光雷達定位器與立體攝像機。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖6

第三代Atlas起身(圖摘自網絡)

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖7

第三代Atlas恢復平衡(圖摘自網絡)

最新代Atlas

最新代Atlas的權威介紹除了一個視頻外,其它資料實在太少。直接上圖吧。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖8

最新代Atlas翻越箱子(圖摘自網絡)

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖9

最新代Atlas空中旋轉180度后平穩落地(圖摘自網絡)

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖10

最新代Atlas后空翻動作(圖摘自網絡)


※※液壓伺服技術優勢※※

單純從后空翻動作分析,落地時刻Atlas所受地面的沖擊力必然非常大。若是電機,可能會秒爆炸,而采用液壓伺服驅動,則穩得沒話說。

因此,高難度動作的完成主要得益于液壓驅動的高負載驅動特性。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖11

最新代Atlas后空翻動作(圖摘自網絡)

另外,液壓結構還能使機器人更具“彈性”,除了油液自身的可壓縮性,如果用蓄能器還能起到減震作用,使肢體具有彈性。

不過,很多相同領域的大牛都聲稱:機器人液壓肢體結構中,單純的漏油問題就已經很讓人痛苦不堪了!然而,BD公司成功了,可見他們在液壓工藝方面就下了很多功夫,必須贊一個!


※※液壓元件巧妙布局※※

其實,最簡單的液壓執行器都需要油箱、液壓泵、伺服液壓閥、溢流閥、液壓管路以及執行器(油缸)。除外,做反饋控制用的扭矩、角位移、角速度、各種液壓等傳感器也是必需的。

問題來了,怎么樣在有限的空間內穩定地布局大量元件呢?本文只從液壓元件的布局方式進行簡析。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖12

左圖:液壓管和閥件外置,用于第一代;右圖:3D打印將液壓管和閥件內置,第二代開始用

為了節省空間,從第二代Atlas開始就使用3D打印技術制作機器人的腿部將伺服閥、執行器、液壓管路完全嵌入到四肢機構件中,實現了液壓系統與肢體的完美融合,同時還節省了成本。

具體表現為:

1、腿內部開設管道作為液壓主管路,且具有集中冷卻功能。

2、關節處采用旋轉密封管接方式,為執行器(油缸)供油。

3、腿肢體設計成具有高強度重量比的殼體結構,腳采用復合材料制成。

這個嵌入式的結構感覺有點類似人類的骨骼和血管。此外,BD還開發了定制版的伺服驅動器,外觀更小更輕。


※※新版Atlas的問題※※

當第一次看到那54秒視頻時,感覺到的可能是滿滿的開掛。但是冷靜下來仔細琢磨后,也能看到其中的一些問題:

1、視頻中Atlas只有狗吃屎式的摔倒。。。并不能像人類一樣自主調整摔倒過程的姿態以保護關鍵身體部位。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖13

最新代Atlas摔倒(圖摘自網絡)

2、盡管新Atlas的噪聲明顯降下來了,但是負載能力想必也會下降。

科技:最新代Atlas機器人強在哪里——聊聊伺服液壓驅動( 液壓傳動與控制)的圖14

最新代Atlas翻越箱子(圖摘自網絡)

3、在翻越箱子過程中,箱子上估計是有識別標志的,其自主視覺識別能力應該還有待提升。


不過,瑕不掩瑜。相信:下一代Atlas出現我們面前時,必然是被人工智能化的高智商Atlas,讓我們拭目以待!

登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

8
3
2