周开飞在电脑前坐了一个多小时,屏幕上是几篇关于人形机器人驱动方案的论文,旁边还摊着几页从行业论坛上扒下来的讨论帖。
他看得很慢,因为很多术语不熟,碰到一个就要停下来查一下。桌面上开了七八个标签页,轮着翻。
他原来以为机器人关节弹簧是个通用需求,只要是做腿足式机器人的都需要。但翻了一个多小时资料之后,他发现事情跟他想的不太一样。
他靠在椅背上,盯着屏幕上那张QDD和SEA的结构对比图,看了一会儿,拿起手机,翻到柳易繁的号码,拨了过去。
柳易繁接起来的时候背景音很安静:“怎么了?”
“你那个机器人部门的同事,彭旭飞,他还在江城吗?”
“前天就回上海了,怎么了?”
“没事,我查了点资料,有个问题想问他,电话里也行。”
“你等一下,我把他微信推给你,你自己加。”
过了大概一分钟,周开飞手机上收到一张名片。他点了添加,备注写的是“开飞金属周开飞,关于关节弹簧”。
彭旭飞那边通过得很快,直接发了一条消息:“周总,什么事?”
周开飞打字:“我查了一下人形机器人的驱动方案,好像主流的路线都是QDD,不怎么用弹簧。你们那边需要高性能弹簧,是用的SEA方案吗?”
过了大概三四分钟,彭旭飞回了:“是。”
接着又补了一条:“波士顿动力最初就是SEA路线,Ats的早期版本用过,后来转向了液压。QDD是现在国内主流的选择,优势是控制简单、响应快,对弹簧没什么要求。”
“那你们为什么还用SEA?”周开飞问。
“QDD的抗摔倒能力太差,足端触地瞬间的冲击吸收能力有限。我们做的是高动态行走,QDD应付不了。”
彭旭飞那边安静了一会儿。周开飞以为他忙别的事去了,正准备放下手机,消息又弹了出来。
"QDD这个方案,它之所以成为主流,是因为它回避了一个最难的问题。
"
"什么问题?
"
"力控。
"
彭旭飞发完这两个字,像是找到了一个可以宣泄的出口,接连几条消息弹出来。
"QDD的本质是位置控制叠加电流内环。你给电机一个位置指令,电机执行运动,依靠读取电机电流来估算输出力矩。力不够就加大电流,力过大就削减电流。
它没有硬件层面的力感知元件,力的获取完全依赖电机电流反推。这种方案的好处是控制框架简洁,算法成熟,上手门槛低,对额外传感器依赖小。大部分机器人团队从QDD起步,是很合理的选择。
"
"但它的上限也很明显。电流估算力矩会受齿轮摩擦、温度影响,存在噪声与漂移。遇到地面松软、路面凹凸、突如其来的撞击,需要极短时间内大范围调整输出。
这时候电流环的响应、减速器本身的机械强度就会成为瓶颈。换句话说,QDD在工况可预测的时候表现很好。地面平整、扰动可以被算法提前预判,它就能发挥出色。一旦出现意料之外的尖峰冲击,短板就会暴露出来。
"
周开飞看得很慢,这属于他的知识盲区。还没看完,彭旭飞又发了两条。
"SEA就是专门为了解决这个问题设计的。它在电机减速器和输出端之间串联一个弹性元件,一般是弹簧或者扭簧。
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