最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

在最新代Atlas机器人视频发布的前几天,波士顿动力(BD)向外公布了一段25秒的视频,展示的是新版的SpotMini(BigDog的迷你版)。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

2016年SpotMini(动作略显笨拙)(图摘自网络)

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

新版SpotMini调皮偷看(外表美观、动作流畅)(图摘自网络)

在视频的末尾,出现了“coming soon”的字样,小编看后立马感觉:BD可能快要放大招了!!

没想到,几天后大招果然出现了:最新代Atlas机器人诞生了!

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

新代Atlas(图摘自网络)

相信大家都是被Atlas的动态控制和自平衡能力所震惊,但是:如果没有强大的硬件环境支撑,再高级的算法都是浮云。

本文根据BD所公布的极其有限的资料,从Atlas机器人液压驱动方式的角度,简单地与大家一起探讨。

※※Atlas前世今生※※

Atlas机器人是基于波士顿动力公司早期的PETMAN人形机器人,配备了两个视觉系统——一个激光测距仪和一个立体照相机,一个机载电脑,四肢均由液压驱动,全身共拥有28个自由度。

第一代Atlas

第一代Atlas机器人由航空级铝和钛建造,四肢均由液压驱动,但需要通过电缆外接电源。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

第一代Atlas(图摘自网络)

第二代Atlas

第二代Atlas比第一版本体型小,全身的新的设计使其移动更快,并且已经脱离了电缆的束缚(后背电池)。

该版Atlas最显著变化是电源和泵。电源是锂离子电池组,新型液压泵不仅能提供足够动力,也让Atlas变得安静了很多!

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

第二代Atlas(图摘自网络)

第三代Atlas

和第二版的动力一样,不过第三代Atlas可以在室内和室外进行实际操作了,这得益于配置的激光雷达定位器与立体摄像机。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

第三代Atlas起身(图摘自网络)

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

第三代Atlas恢复平衡(图摘自网络)

最新代Atlas

最新代Atlas的权威介绍除了一个视频外,其它资料实在太少。直接上图吧。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas翻越箱子(图摘自网络)

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas空中旋转180度后平稳落地(图摘自网络)

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas后空翻动作(图摘自网络)

※※液压伺服技术优势※※

单纯从后空翻动作分析,落地时刻Atlas所受地面的冲击力必然非常大。若是电机,可能会秒爆炸,而采用液压伺服驱动,则稳得没话说。

因此,高难度动作的完成主要得益于液压驱动的高负载驱动特性。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas后空翻动作(图摘自网络)

另外,液压结构还能使机器人更具“弹性”,除了油液自身的可压缩性,如果用蓄能器还能起到减震作用,使肢体具有弹性。

不过,很多相同领域的大牛都声称:机器人液压肢体结构中,单纯的漏油问题就已经很让人痛苦不堪了!然而,BD公司成功了,可见他们在液压工艺方面就下了很多功夫,必须赞一个!

※※液压元件巧妙布局※※

其实,最简单的液压执行器都需要油箱、液压泵、伺服液压阀、溢流阀、液压管路以及执行器(油缸)。除外,做反馈控制用的扭矩、角位移、角速度、各种液压等传感器也是必需的。

问题来了,怎么样在有限的空间内稳定地布局大量元件呢?本文只从液压元件的布局方式进行简析。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

左图:液压管和阀件外置,用于第一代;右图:3D打印将液压管和阀件内置,第二代开始用

为了节省空间,从第二代Atlas开始就使用3D打印技术制作机器人的腿部将伺服阀、执行器、液压管路完全嵌入到四肢机构件中,实现了液压系统与肢体的完美融合,同时还节省了成本。

具体表现为:

1、腿内部开设管道作为液压主管路,且具有集中冷却功能。

2、关节处采用旋转密封管接方式,为执行器(油缸)供油。

3、腿肢体设计成具有高强度重量比的壳体结构,脚采用复合材料制成。

这个嵌入式的结构感觉有点类似人类的骨骼和血管。此外,BD还开发了定制版的伺服驱动器,外观更小更轻。

※※新版Atlas的问题※※

当第一次看到那54秒视频时,感觉到的可能是满满的开挂。但是冷静下来仔细琢磨后,也能看到其中的一些问题:

1、视频中Atlas只有狗吃屎式的摔倒。。。并不能像人类一样自主调整摔倒过程的姿态以保护关键身体部位。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas摔倒(图摘自网络)

2、尽管新Atlas的噪声明显降下来了,但是负载能力想必也会下降。

【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

最新代Atlas翻越箱子(图摘自网络)

3、在翻越箱子过程中,箱子上估计是有识别标志的,其自主视觉识别能力应该还有待提升。

 

不过,瑕不掩瑜。相信:下一代Atlas出现我们面前时,必然是被人工智能化的高智商Atlas,让我们拭目以待!

 

以上仅代表个人意见,如有错误欢迎指正。

THE END

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【Atlas】最新代Atlas机器人强在哪里——伺服液压驱动简析

更多细节请参看https://www.leiphone.com/news/201603/BTwzrwG29jkr1VXG.htmlSiciliano著作的《springer handbook robotics》一书

原创文章,作者:宫华胜,如若转载,请注明出处:https://www.ihydrostatics.com

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