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智能類人機器人特斯拉擎天柱 (Optimus) 執(zhí)行機構分析

來源:華金證券      編輯:創(chuàng)澤      時間:2023/7/31      主題:其他   [加盟]

從特斯拉公布的方案來看,其結構執(zhí)行器有 28 個,主要分為旋轉執(zhí)行器和線性執(zhí) 行器兩大類。擎天柱 (Optimus) 旋轉執(zhí)行器主要分布于肩髖等需要大角度旋轉的 關節(jié),線性執(zhí)行器分布于膝肘等擺動角度不大的單自由度關節(jié)和腕踝兩個雙自由度但是體積緊湊的關節(jié)。

根據(jù)參數(shù)和結構的不同,特斯拉公布了 6 種規(guī)格的執(zhí)行器,其中旋轉執(zhí)行器包括 20NM、110NM 和 180NM 三種,線性執(zhí)行器包括 500N、3900N、8000N 三種。旋轉執(zhí)行器采用諧波減速器+電機的方案,線性執(zhí)行器采用絲杠+電機的方案,特斯 拉研制了反轉式行星滾柱絲杠執(zhí)行器,能夠承受半噸重的壓力。對于手掌關節(jié), 其采用了空心杯電機+蝸輪蝸桿的結構,單手具備 11 個自由度。






人形機器人前主要聚焦于運動控制能力的提升

人形機器人有更強的柔性化水平,更好的環(huán)境感知能力和判斷能力,首要需要解決的問題是如何實現(xiàn)像人一樣去運動,能夠兼顧可靠性

特斯拉機器人軀干共有28個關節(jié)

28個執(zhí)行器分別為肩關節(jié)(單側三自由度旋轉關節(jié))6個,肘關節(jié)(單側直線關節(jié))2個,腕部關節(jié)(單側2個直線+1個旋轉)6個,腰部(二自由度旋轉關節(jié))2個

機器人關節(jié)電機核心指標是功率密度

無框力矩電機沒有外殼,可以提供更大的設備空 間,中間是中空形式的,便于走線;在設計中,可以使整個機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比

腿足式機器人伺服驅動器方案-三種伺服驅動器

型伺服驅動器有三種類型,分別為常規(guī)伺服驅動器,SEA 伺服驅動器,本體伺服驅動器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅動板,制動器組成

控制系統(tǒng):智能機器人的神經系統(tǒng)

控制系統(tǒng)根據(jù)指令及傳感信息,向驅動系統(tǒng)發(fā)出指令,控制其完成規(guī)定的運動,控制系統(tǒng)主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成

智能服務機器人三種驅動系統(tǒng)優(yōu)缺點比較

電機驅動控制手段先進,速度反饋容易,絕大部分機器人使用電機驅動;液壓驅動體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅動方案;氣動驅動安全性高,應用于仿生機器人等

智能服務機器人的動力裝置-驅動系統(tǒng)

根據(jù)能量轉換方式的不同,機器人的驅動方式可分為電機驅動、液壓驅動、氣動驅動等;現(xiàn)有的絕大多數(shù)人形機器人采用電機驅動

仿人形機器人核心零部件:零部件數(shù)量更多,質量要求更高

仿人形機器人既需要極強的運動控制能力,其核心 構成包括驅動裝置(伺服系統(tǒng)+減速器),控制裝置(控制器)和各類傳感器,數(shù)量和質量要求可能更高

人形機器人技術進展小結,續(xù)航1-3小時,行走3km/h

現(xiàn)階段的人形機器人已經可以穩(wěn)定地雙足行走,實現(xiàn)了自動導航避障功能,可以基于感知信息進行一定程度的自主行動

物流領域應用的人形機器人Digit 可以拿起和堆疊18kg重的箱子

人形機器人Digit主要為物流場景設計,可以拿起和堆疊18kg重的箱子,進行移動包裹、卸貨等工作, “最后一 公里”配送功能也正在開發(fā)當中

國產仿人服務機器人優(yōu)必選Walker 主打家庭服務功能

復雜地形自適應平穩(wěn)快速行走 U-SLAM視覺導航自主路徑規(guī)劃 手眼協(xié)調操作精準靈活服務 多模態(tài)情感交互仿人共情表達 動態(tài)足腿控制自平衡抗干擾

韓國HUBO:直腿行走是亮點,曾獲DARPA機器人挑戰(zhàn)賽冠軍

機器人HUBO以直腿態(tài)行走,更接近人的步態(tài);全身有34個自由度,左右手分別有3,4個手指,可以操縱方向盤,攀爬梯子等,超過Atlas贏得了DARPA機器人挑戰(zhàn)賽冠軍
 
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