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是骡子是狗拉出来溜溜对比国内外四足机器人

2021-08-19 来源:晋中机械信息网

是骡子是狗拉出来溜溜---对比国内外四足机器人

OFweek工控网:如果讲到四足机器人,波士顿动力一定是绕不过的典型,这家被认为是有着美国军方背景的公司以其多款行走机器人独步江湖。那么问题来了,中国也有众多的高校和科研机构,为啥就做不出像“大狗”这种水平的机器人呢?

波士顿动力的大狗机器人

很多人第一次知道波士顿动力这家牛到不行的机器人公司,是源于网上流传的一幅动图:一个人从侧面用脚踹一只长得像狗狗模样的机器人,机器人踉跄了一下却并没有摔倒!要知道能让机器人行走就不是简单的事情,而在强度较大的外部作用力下(拿脚踹)还能保持平衡更是难上加难。

来看看专业人士的分析,如果国内的高等院校和科研机构要做出媲美波士顿动力大狗那样的机器人,需要突破哪些技术难题。

四足机器人领域博士何玉东认为从BIGGOG底层控制技术来看需要突破三个核心难题:液压伺服控制、步态曲线生成和主被动柔顺性控制。

波士顿动力大狗机器人的结构

1.液压伺服控制

首先是液压伺服控制。BigDog给看视频的观众带来的第一个震撼效果或许是它的协调性和适应性,因为毕竟目前机器人能像动物一样行走在各种路况下在这之前确实令人难以想象。但是,即使是作为研究人员的何玉东博士,看到BigDog的第一个疑问也是震惊:我靠,这得多大的驱动能力才能带得动这么大的负载?而这个问题的答案就是液压伺服控制。

BigDog的液压系统详情

在这之前,几乎所有的机器人都是由电机驱动的,因为电机驱动易于实现,不需要考虑油源、油路等问题,接上电线就能转。但是,电机驱动的问题就是功率体积比太小。也就是说,同样大小的驱动机构,以电机与液压缸为对比,电机的输出功率相比液压缸而言非常的小。

比如,要带动同样100kg的负载,液压缸可能只需要一个铅笔盒大小,而采用电机的话或许已经快跟BigDog的躯干一样大了。所以,采用液压缸作为执行机构是增大负载能力的关键。由于液压伺服控制也算是老技术了,但多用于航空航天等领域,国内用液压伺服控制做成量产型机器人的暂时还没有,国内科研机构和高等院校有少量实验型样品。

2.步态曲线生成

看到这个词儿,大家可能会想,难道机器人需要跟模特一样走猫步玩曲线?步态曲线是机器人的一个顶层姿态规划问题。比如对BigDog侧面方向施加横向扰动,机器人仍旧能够保持平衡,所以而恰恰这部分是波士顿动力技术最为核心的地方。

这首先是一个顶层的姿态规划问题,这里只说说底层的控制问题,也就是步态的问题。步态的问题可以说是BigDog里面的技术难点,因此波士顿动力也从来没有向外透露过步态的任何细节。

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