超低成本高性能機器人關節是如何煉成的

2021-01-09 北京在線

「七年前,三個小夥子,其中一個是研究生,兩個還不是做技術出身,帶著幾個工程師踏入了機器人行業。」就是這樣一個年輕的團隊——INNFOS,研發出了世界領先的超低成本高性能機器人關節,解決了機器人核心關節問題。說出這些來,INNFOS聯合創始人朱梓鳴坦言,連自己都不敢相信。

跳舞、行走、握手……只要是會動的機器人,都離不開關節。「機器人的關節根據人的肌肉和骨骼模擬出自由度,通常我們所說的多少個自由度就是多少個關節。對於一臺機器人來說,關節成本佔硬體總成本的70%以上。」朱梓鳴說。

然而,面對日益多樣化的服務機器人場景,在底層硬體的驅動模塊方面,傳統的舵機和伺服電機都無法滿足需求。

舵機因其性能太弱常被用來開發玩具機器人,伺服電機因其體積過大、剛性過強更多的應用於工業機器人。在超低性能的舵機和超高性能的伺服電機中間出現了很大的斷層。智能柔性執行器,即柔性關節對機器人的重要性不言而喻。

為此,INNFOS團隊花費七年時間研發出了智能柔性執行器SCA(Smart Compliant Actuator),可為應用廣泛的服務機器人打造靈巧的「關節」,很好地填補了這一市場的斷層。

「SCA實現了將傳統工業伺服系統做到了舵機大小,兼顧了兩者優點。」朱梓鳴說。

將工業伺服系統應用於服務機器人,要解決的核心難題就是如何在不犧牲性能的情況下,實現各元器件的高度集成。

「我們這幾年一直在做的,就是摸索這幾個元器件的關係,琢磨如何讓它們在儘量小的空間裡互相配合,發揮更大的作用。」朱梓鳴說,一方面,團隊選擇了超薄外轉子電機,其扁平化特徵很適合用來做集成的執行器。另一方面,團隊又根據電機特性研發出高度匹配的驅動器、編碼器等器件。

最終,SCA實現了在同樣性能下體積只有傳統伺服系統的十分之一。 更為重要的是,我國機器人領域電機、減速器等核心元部件受制於人的狀況或將發生一些改變。眾所周知,精密減速器、控制器以及伺服電機等機器人核心零部件一直國外幾家大公司壟斷,國內企業尚不具備核心零部件自產能力,核心部件長期處於受制於人的狀態。

「我們不怕『抄』!」朱梓鳴說,SCA在核心的驅動部分、編碼器部分、電機部分都實現了自研。整套SCA從硬體到軟體算法,可以實現完全國產化、自主化,擺脫對國外公司的依賴。

在近日召開的2019世界機器人大會上,INNFOS又發布了SCA親民版——QDD Lite系列和QDD-NU80系列。QDD Lite系列作為SCA複合材料版,甚至將價格降到千元以內,但在性能上並不打折扣,大大降低了高端機器人本機研發成本。QDD-NU80系列則主打四足機器人市場,發現問題,解決問題。

機器人行業的發展,離不開底層核心硬體。「只有核心硬體的價格降下來,機器人的應用才能大規模普及。我們只專注做一件事,把智能柔性執行器做到性能越來越好的同時,做到成本越來越低,幫助服務機器人大規模普及。」朱梓鳴說。

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