分析稚慧君的新輪足式機(jī)器人
啟發(fā):洛克人是稚暉君小時(shí)候最喜歡的游戲之一。它講述的一個(gè)未來世界,科技高度發(fā)達(dá),機(jī)器人產(chǎn)生的證人出現(xiàn)在協(xié)助人類工作的機(jī)器人的故事。
名稱:哪吒(neZHa)new equipment of ZhiHui artificial,基于碳纖維合金材料的輪足式機(jī)器人
機(jī)械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新:機(jī)器人的結(jié)構(gòu)采用了并聯(lián)連桿加萬向節(jié)的設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)巧妙地解決了第一軸傳統(tǒng)萬向節(jié)式機(jī)器人存在的問題。此外,在電機(jī)上移的過程中,降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的同時(shí)也增加了機(jī)器人的響應(yīng)速度和扭矩。
所采用的硬件配置:包括Cortex-M7處理器、自主設(shè)計(jì)的FOC驅(qū)動(dòng)、X86工控機(jī)(GPD的電腦,性能相當(dāng)于i7-8700k,用于運(yùn)行上層的控制算法和規(guī)劃算法)和使用了一個(gè)Real Sense的深度相機(jī)等組件。這套硬件足以實(shí)現(xiàn)大部分功能,包括比較吃算力的deep-learning算法和開放空間的搜索算法等。
控制算法:這一版線性倒立擺加ZMP(Zero-Moment Point)的方式,在未來的優(yōu)化中會(huì)在硬件上加入關(guān)節(jié)輸出力矩閉環(huán),從而切換到MPC和WBC全身力控的方法。采用了MPC+WBC等算法,MPC(Model Predictive Control)可能使用單剛體集中質(zhì)量塊模型,WBC(Whole-Body Control)使用多體模型,全身力控WBC根據(jù)MPC計(jì)算的反作用力,計(jì)算關(guān)節(jié)扭矩、位置和速度命令,實(shí)現(xiàn)支撐腿和擺動(dòng)腿的同時(shí)控制。關(guān)節(jié)力矩和位置的反饋以及系統(tǒng)的約束設(shè)計(jì)對(duì)這個(gè)控制模型特別重要。
機(jī)器人仿真平臺(tái):前端使用Unity,后端物理引擎為Mujoco,解析解運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析已經(jīng)完成。
開發(fā)軟件:fusion360、立創(chuàng)EDA、office等。
小智慧:加入了一種足底傳感器,解決了腳掌變成360度旋轉(zhuǎn)以后,無法安裝足底傳感器的問題,實(shí)現(xiàn)了比較好的足底觸地檢測(cè),以及地面反作用力矩的檢測(cè),感覺可能是應(yīng)變片式壓力傳感器的改進(jìn)。
可能問題:1.當(dāng)機(jī)器人在足和輪態(tài)之間進(jìn)行切換時(shí),如果此時(shí)機(jī)器人攜帶重載,垂向載荷可能會(huì)特別大,從而導(dǎo)致腿部第六關(guān)節(jié)瞬時(shí)負(fù)載過大,可能會(huì)出現(xiàn)問題,當(dāng)然可能不會(huì)有這么大載荷。2.在未來量產(chǎn)的過程中,可以對(duì)結(jié)構(gòu)和材料方面做更多的改進(jìn),以減少成本,提高機(jī)器人的性能。
未來展望:AIGC+機(jī)器人期待可以早日實(shí)現(xiàn),最好能實(shí)現(xiàn)AGI(Artificial general intelligence)的夢(mèng)想,期待幾個(gè)月后的發(fā)布會(huì)。