新版Atlas機器人采用液壓系統(tǒng),空心杯電機將被取代?
日前,谷歌子公司波士頓動力公司發(fā)布的新版Atlas機器人的視頻,徹底打破了以往機器人重心不穩(wěn)、笨重遲鈍的形象。
新版Atlas的誕生為直立機器人帶來了里程碑式的進步,因為它不僅能在崎嶇不平的地形上行走自如,還能完成蹲下、拾物、開門等擬人動作,甚至在面對曲棍球棒的暴力戳撞時,它仍能保持自身的平衡。在被推倒后,它不僅不會死機,而且還能自己重新站起來。
此前,雙足人形機器人的運動穩(wěn)定性和平衡性一直是學術(shù)界研究的難題,波士頓動力這次將大量技術(shù)結(jié)合到了一些實際應(yīng)用當中,實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。借助于四肢和身軀的傳感器維持身體平衡,再加上頭部的激光雷達和立體視覺傳感器幫助導(dǎo)航和避障,新版Atlas機器人已經(jīng)能夠適應(yīng)戶外和室內(nèi)的環(huán)境。
利用電機和軸承模擬人的關(guān)節(jié),從而控制機器人穩(wěn)定行走,是機器人通常的控制方式,而新版Atlas機器人之所以能成為首批具備實用化能力基礎(chǔ)的足類機器人,其關(guān)鍵性的突破設(shè)計卻是采用液壓動力系統(tǒng)。
雖然包括ASIMO機器人在內(nèi)的大部分機器人用的都是電機系統(tǒng),但馬克·萊伯特(Marc Raibert系波士頓動力公司的創(chuàng)始人)最后還是選擇了用液壓控制系統(tǒng)作為新版機器人的動力源。
至此,電機業(yè)界開始擔心液壓系統(tǒng)將會取代電機系統(tǒng),成為以后機器人產(chǎn)業(yè)的首選動力源。
對此,馬克·萊伯特稱:“我們之所以選擇液壓系統(tǒng),主要是現(xiàn)階段電機驅(qū)動機構(gòu)的功率水平根本不足以滿足實用化機器人的性能需求。在相同體積下,現(xiàn)在最高水平的電機和液壓系統(tǒng)之間仍然有20-30倍的功率差距。液壓系統(tǒng)的單位能量輸出密度比電機更大,可以使機器人的體積更小?!?
既然液壓系統(tǒng)優(yōu)勢明顯,那么為什么迄今為止,大部分機器人用的都是電機系統(tǒng)?馬克·萊伯特則表示,這是因為相較于液壓系統(tǒng),電機系統(tǒng)更容易控制,只要通電,再加上編碼器和減速器,就可以讀取信號然后行動了。
此外,電機系統(tǒng)有大批的成品方案提供,比如Maxon電機就是大部分日韓機器人的標配,維修替換都比較簡單,在步態(tài)算法方面,由于電機系統(tǒng)的本身的可預(yù)測性,所以也比液壓系統(tǒng)更容易調(diào)試。
新版Atlas機器人使用更為復(fù)雜的液壓系統(tǒng),最深層的原因還是電機還無力驅(qū)動180磅機器人完成行走的任務(wù)。而且對于這些機器人來說,平衡力尚且不足,在行進過程中很可能會摔倒,一旦摔倒導(dǎo)致電機嚴重損毀,將會給機器人帶來毀滅性的打擊。所以,與其說未來液壓系統(tǒng)將會取代電機系統(tǒng),還不如說這是現(xiàn)階段技術(shù)水平不足造成的妥協(xié)。
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