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此外,弹性驱动器设计不能只停留在本身的整合设计,要结合机器人整机结构设计、驱动器设计、运动学和被动动力学对机器人做系统级优化设计,让机器人整体性能最优。准直驱驱动器方向,需要进一步研究单编码器驱动器回零点问题,研究绝对编码器如何取消后备电池,或延长电池的使用寿命,同时考虑改善设计和工艺,提高电机的功率密度,这两点问题解决了,准直驱驱动器就不限于只用于四足器人,也可以应用于双足仿人机器人和其他领域。
驱动器通信方面,通信方式随着5G、互联网和云技术的发展,驱动器可以无线与机器人上位机或云端总控相互通信,解决机器人内部走线复杂,线材易磨损问题,同时可以检测和监控驱动器的实时状态,计算与通信的集成化技术为驱动器智能化提供了各种可能。
四、结束语
随着中国经济和社会的发展,服务机器人必有广阔的应用前景,双足仿人机器人是服务机器人重要的组成部分,由于其类人的外形,更容易被人类接受。
本文对双足仿人机器人驱动器的历史、关键性能指标进行阐述,介绍了刚性驱动器、弹性驱动器、准直驱驱动器的发展现状,比较了各自特点,说明目前驱动器的性能还远没有达到生物肌肉的水平,因此双足仿人机器人的运动能力也没有达到人类或动物的程度。指出了驱动器下一步的发展方向,以双足动物为参考的仿生腿部机构研究,推动和机器人整机高度结合新驱动器构型的出现。现有驱动器方案方面,如果电机和减速器性能没有大幅提升的情况下,在双足仿人机器人领域刚性驱动器将会逐步被取代;弹性驱动器需要在功率密度、能量效率、结构布局等指标间平衡,结合机器人整机结构布局、运动步态控制算法做整合优化是下一步研究方向;准直驱驱动器技术发展迅速,编码器技术创新和电机功率密度上突破,是将来主攻方向。另外,驱动器通信技术革新也是一个发展趋势。
关键核心技术等不来、靠不来、买不来,需要脚踏实地研发、持之以恒投入,来不得半点侥幸。在产业界和学界的持续努力下,中国在伺服驱动器这一“高精尖”技术上取得了重要成果,打破了国际垄断,实现了自主量产。
优必选科技在成立前就开始攻克伺服驱动器的难关。截止目前,公司已设计和生产了40多种不同的伺服驱动器,掌握了从0.2Nm小型伺服驱动器,到120Nm大型伺服驱动器的量产能力,并在不同系列机器人上实现大规模应用,做到研产销链一体化。2016年,优必选科技累计生产伺服驱动器100万台,2019年,累计交付含伺服驱动器的机器人100万台。
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