科创生物人工智能机器狗,价值50000元起
本开源项目结构根据麻省理小猎豹尺寸1:1设计,关节驱动为STM32系列,上层控制采用英特尔UP BOAD X86构架,可跑WINDOS 和LIUNX 衍生版本内核ROS 机械结构优化有多年资深工程师设计,软件硬件设计与支持由本公司机器人专业博士主导,包括后期驱动开源部分的技术讨论。
设计本项目目的:让低成本仿生机器人尽快进入市场活跃全球机器人个人与高校以及科研机构,加快机器生命进化速度。
整体的电机控制器硬件层面的信息如下:
★24V供电
★40A峰值相电流(由于电机热力学限制,实际数值低于40A)
★CAN总线通信
★下发信息:力矩、位置、速度及位置和速度的增益
★反馈信号:位置、速度以及基于电流环测量的扭矩
★最大通信频率:4kHz/驱动器数目 (可通过增加CAN总线数目扩大通信带宽)
★如下图的三相逆变器电路板设计
整体结构设计就是遵循以下两原则:
★减少腿部惯量和质量
★增大腿部工作空间
为了减少惯量,采用较为常规的驱动器上置(远离地面)排布,单腿自由度分配为传统的Roll-Pitch-Pitch形式,设计如下图:
膝关节的Pitch驱动器上移排布之后,使用带传动,如下图:
为了减少自身质量,通过有限元分析着重进行了轻量化设计:
★工字梁方案的小腿设计
★大腿内部镂空设计
最后MIT Mini Cheetah的腿部构型采用了现在较为主流的双手肘式(两腿膝盖朝向均向后),以增大腿部的工作空间。
尺寸效应其实很简单:在关节式机器人爆发运动能力这方面,尺寸越大的机器人对驱动器的功率输出密度要求越高,技术实现也越困难。对于驱动器输出性能而言,增大机器人尺寸简直是噩梦,反之缩小机器人尺寸,能占很大的便宜。
这也解释了为什么MIT Mini Cheetah的驱动器输出性能(密度)不如Cheetah 2&3,但反而能做出更加惊艳后空翻的原因。这里需要提一下Benj的Master的工作做的很好,相应的驱动器性能在设计时是按照Cheetah 3的尺寸进行等比例缩小的,理论上密度应该一致,但实际实验后发现驱动器功率密度是小于原先的。
其实我们大自然也存在这样的情况:跳蚤能够跳跃其身长100多倍的高度,小猫小狗也能健步如飞,但是吨位比较大的大象则蹦跶一下都难。
这里简单收集了关于机器人跳跃的不同尺寸纬度和驱动原理的作者读了Benjamin G. Katz的硕士毕业论文之后,真心感概水准和平台之高,尽管没有核心去尝试解决驱动器能量密度的问题,但仍然是超一流水准的工作,而且是硕士生工作!并且MIT Cheetah整个队伍在硬件平台和代码的开放性上的态度十分值得敬佩。
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