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控制系統(tǒng):智能機器人的神經系統(tǒng)

來源:中國平安證券      編輯:創(chuàng)澤      時間:2023/7/26      主題:其他   [加盟]

控制系統(tǒng)是機器人的神經系統(tǒng),用于控制驅動系統(tǒng)完成對應運動。在機器人中,控制系統(tǒng)根據指令及傳感信息,向驅動 系統(tǒng)發(fā)出指令,控制其完成規(guī)定的運動?刂葡到y(tǒng)主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成。

主流的工業(yè)機器人廠商通常自行開發(fā)控制器。對于工業(yè)機器人而言,控制器是其核心的組成部分,因此現(xiàn)有的主流工業(yè) 機器人廠商會不同程度地自行開發(fā)控制系統(tǒng)?刂葡到y(tǒng)主要參與者包括兩類:一類是主流的大型機器人廠商,自主研發(fā) 控制器和控制算法,包括ABB、KUKA、發(fā)那科、國內的埃斯頓等;另一類則是專業(yè)的控制系統(tǒng)廠商,單獨售賣控制器, 提供可擴展和二次開發(fā)的硬件和軟件平臺,包括KEBA、貝加萊、倍福、國內的固高科技、英威騰、雷賽智能等。

人形機器人主要參與者公開信息不多,我們尚不了解其采用的控制器方案,未來將持續(xù)關注相關信息。供應鏈方面,目 前人形機器人生產規(guī)模較小,未來進入量產階段后,控制器將采用自產或外購定制尚不明朗,有待持續(xù)追蹤。

現(xiàn)階段機器人控制器類型及特點

PLC

系統(tǒng)簡單、可靠性高、體積小、環(huán)境適應性強,但不支持先進復 雜的算法,不滿足多軸聯(lián)動等復雜運動軌跡

PC-Based

系統(tǒng)通用性強、可拓展性強,能滿足復雜運動算法要求,抗干擾 能力強、開放性強,可進行二次開發(fā)和編程(語言除了傳統(tǒng)PLC 語言,還包括C++、Basic等語言)

專用控制

集成度高,性能穩(wěn)定,滿足某個特定行業(yè)使用(早期用于機床領 域,后來在機械、工業(yè)機器人領域大范圍使用),價值較高




  



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

波士頓動力Atlas:為運動而生,世界前沿的機器人研發(fā)平臺

波士頓動力公司致力于研發(fā)具有靈活運動能力的多足機器人,主要包括四足機器狗Spot(用于工業(yè)巡檢等場景)和帶機械臂的移動機器人Stretch

仿人機器人技術難點:高精尖技術的綜合,運動控制和人工智能是兩大核心

仿人機器人的機械構造,驅動和控制的復雜程度都遠高于現(xiàn)有的機器人;實現(xiàn)一定程度的認知和決策智能,尚需要人工智能軟硬件(大腦)的高度發(fā)展

特斯拉Optimus機器人的視覺方案

頭部使用三顆Autopilot 攝像頭作為感知系統(tǒng),Left/RightPillarCamera左肩/右肩攝像頭和FisheyeCamera 中央魚眼攝像頭,提供大于180度體前場景覆蓋,

小米 CyberOne機器人的視覺方案

CyberOne機器人搭載的Mi-Sense深度視覺模組,產品在測量范圍內精度高達1%,滿足激光安全 Class1 標準,擁有完整的三維空間感知能力

優(yōu)必選WALKERX機器人的視覺方案

WALKERX采用基于多目視覺傳感器的三維立體視覺定位,采 Coarse-to-fine的多層規(guī)劃算法,實現(xiàn)動態(tài)場景下全局最優(yōu)路徑自主導航
 
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