近日,波士顿动力(Boston Dynamics)宣布了《再会,液压Atlas》视频,正式宣告其研发的液压驱动双足人形机械人Atlas退役。但在宣布不到24个小时内,波士顿动力全电动Atlas机械人就正式表态。波士顿动力作为环球机械人行业的前驱者和技术标杆,此举备受行业存眷。
据编者断定,液压Atlas机械人退役很可能由于其液压驱动的路线已经跟不上快速突起的AI海潮需求:液压驱动固然爆发力更强但计划僵硬本钱居高不下,电机驱动本钱较低且近年来功率密度以及力矩密度正在周全进步,仿人机械人的后来者年夜多使用电机驱动。在业内看来,波士顿动力弃“液”转“电”,可以视为对本钱的让步,也可以看出波士顿动力愿望在通用处景下横刀立马的野心。
图片起源:Boston Dynamics

液压驱动Atlas的退役可以看做是人形机械人行业通用化途径上的一个紧张节点。波士顿动力的“转向”(即废弃液压路线)给电机驱念头器人厂家及机械人枢纽关头电机厂家都带来不少信念,并坚定了路线,也注解电机驱动技术是年夜势所趋。
图片起源:Boston Dynamics
▍液压驱动及电机驱动的优劣势
从液压驱动和电机驱动的技术上来看,在人形机械人上,采取液压驱动会得到一些上风。液压驱动体系会经由过程液体紧缩泵发生高压液体,将液压能转化成机器能,进而对输出机构发生力,驱动事情布局。这种体系相对其他的传动方式(尤其是电机驱动体系)的症结上风为:扭矩密度年夜、力矩输出更高。
但另一方面,液压体系在机械人利用中的毛病也十分显著:
(1)液压体系整体的能量综合应用效力不高;
(2)体系零件数目多,纵然每个零件失效力不高,一旦概率累积则液压体系的体系靠得住性很可贵到保证;
(3)固然液压油自己相应不慢,然则斟酌到中央繁杂的机器泵阀以及背后的伺服电机体系适配环境,液压体系综合相应速率纷歧定有上风;
(4)临盆技术要求极高,对付极高集成度的液压执行器来说,通常的加工办法和装备是无法满意的,开发和临盆的本钱极高;
(5)维护本钱极高,因为液压体系的繁杂性,Atlas 也时时呈现爆缸漏油的环境,要有专门的液压维护团队提供维护。
从机械人范畴的近况来看,电机驱念头器人更相符机械人和主动化的趋向,这一点从英伟达GTC上表态的多款机械人就能看出。
电机驱动是指电念头直接驱动负载,不颠末液压传动。所有的电力驱动,都是经由过程电磁场发生电磁力,从而带动负载扭转(扭转电机)或平动(直线电机)。在产物利用中已经具备以下显著上风:
(1)电机驱动体系通常更宁静、反响更快、维护更容易;
(2)更得当精细地节制动作,这对付机械人执行高精度和迅速性的义务至关紧张;
(3)电机驱动体系更节能,低落机械人的运营本钱和情况影响;
(4)电机驱动体系计划机动度高,乃至可以做到极短光阴内快速原型交付(电机快样 I 定制开发、快速打样及交付)
但电机驱动也有其弊病,那便是因为电动驱动的力矩质量密度和功率质量密度比拟小,但这些年跟着电机技术的赓续提高,尤其是本末科技近期在直驱/准直驱方面取得的一些进展,都预示着新的技术框架下,这些弊病都将逐渐得到补强乃至反超(“海尔贝克阵列+磁场调制技术”从新界说直驱电机效能)
从波士顿动力公司的成长历程来看,这些年一直明白地寻求贸易化,而繁杂的液压机械人对产物不友爱,制作本钱昂扬,难以贸易化和产物化。相对而言,电机驱动计划已经在多家机械人公司产物上胜利利用(直驱电机赋能家用机械人案例),机能及节制表示十分精彩。以是从技术角度来看,波士顿动力此次废弃“液压”驱动,周全拥抱“电机”驱动,给行业带来了新话题和新愿望,也在情理之中。
▍电机驱动的成长
电机驱动体系作为机械人枢纽关头实现活动的焦点部件,一直是机械人硬件研讨的重点。电机驱动的成长进程也阅历了从刚性年夜减速比驱动到弹性串联驱动器、再到准直驱驱动器(Quasi Direct Drive)的演进进程。今朝准直驱驱动器(简称QDD,又称PDD)是机械人行业普遍利用的驱动器技术,仅寄托驱动器对电机的闭环力控,就可以让机械人感知外界的交互力。为相识决腿足式机械人范畴对年夜力矩输出密度和动态物理交互才能的要求,采纳低转速年夜力矩电机+低传动比减速机的准直驱计划,具有力控带宽高和抗冲击才能好的特色,同时保有较高的精度和效力,必定水平上统筹直驱电机和传统电机(带齿轮箱)的长处。
本末科技作为一家集研发、临盆与贩卖于一体的专精特新和高新科技企业,专注于提供国际领先程度的电机设计计划与制作服务,经多年的技术沉淀和利用验证,已推出P10系列机械人枢纽关头电机,为机械人利用提供卓著的机能和靠得住性。
P10系列电机具备以下产物上风:
1)高精度和高相应机能:具备精彩的地位和速率节制才能,实现精准的活动和定位,相应速率快,顺应快速变化的活动需求。
2)年夜扭矩输出:提供壮大的扭矩输出,可以或许应对机械人在各类事情负载下的活动和操作需求,进步机械人的负载才能和事情效力。
3)高功率密度和小尺寸:具备高功率密度设计,以较小的体积提供较高的功率输出,有助于减小机械人的体积和重量,进步活动机动性和携带才能。
4)高靠得住性和经久性:颠末精心设计和制作,具备高靠得住性和长寿命特征可以或许连续运行并蒙受频仍的活动和负载变化,确保机械人体系的稳固性和可连续性运作。
5)低噪音和高效能:明显晋升电机的机能和能源应用效力,同时低落噪音和能源耗费,从而进步整个机械人体系的运行效力和可连续性。
6)简化集成和节制:电机设计计划斟酌了集成和节制的简化,提供尺度化接口和多种通讯协定:CANFD/CAN2.0/RS485,便利与机械人节制体系的衔接和交互。
产物普遍利用于机器狗、机器臂、人形机械人、轮足机械人、科技比赛等范畴,得到宽大客户的承认和信赖。
▍总结:QDD电机的将来成长趋向,DD电机技术及上风
从电机技术的成长来看,今朝准直驱电机的不会是机械人枢纽关头驱动器成长的终点,从一个“准”可以看出,将来直接驱动负载的直驱电机技术,无论是在高精度,高动态响应,高效力,高能效等方面都加倍上风,可以或许明显进步机械人的活动机能和定位精度,这对付必要高精度操作的机械人利用来说十分紧张。
同时直驱电机的布局极致简单,没有齿轮箱等易损件,年夜年夜晋升使用寿命,低落故障率和维护本钱。跟着新资料的赓续利用,电机设计和算法的赓续革新,制作工艺的赓续提高,直驱技术必将会有更好的机能及更普遍的利用场景。