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机器人的大事件,INNFOS团队研发出超低成本高性能机器人关节

互联网
2019
08/21
10:45
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“智能新生态,开放新时代”2019世界机器人大会于8月20日-8月25日,在北京亦创国际会展中心举办。

INNFOS作为高端机器人的智能柔性执行器方案提供商,携自主研发的全系列智能柔性执行器SCA(Smart Compliant Actuator)参展。其展位更是有六轴机械臂、六足机器人、四足机器人、Delta机器人等多个机器人,吸引了众多观众和媒体的关注。

在机器人行业中,只要需要让机器人动起来就会用到驱动模块。舵机因其性能太弱常常应用于航模和玩具机器人,伺服电机因其体积过大、刚性过强而更多的应用于工业机器人。在超低性能的舵机和超高性能的伺服电机中间出现了很大的断层。

INNFOS SCA的出现正好解决了这一难题。它高度集成了伺服电机、伺服驱动,编码器和减速器,具有高度集成、高精度、总线控制、大扭矩输出、易使用性等多重特性。INNFOS SCA的售价均在万元以内,降低了高端机器人硬件成本,在发布之初就受到了业界的广泛关注。

然而,令业界更加兴奋的一件事是,INNFOS又发布了SCA亲民版——QDD Lite系列。INNFOS展品中的六轴机械臂、六足机器人、Delta机器人关节均由QDD Lite系列执行器搭建。

QDD Lite系列器为INNFOS SCA执行器的入门系列,它将INNFOS SCA标准版的部分金属结构件,替换成了INNFOS自主研发的强化复合材料,利用多材料结合生产制造工艺加工而成。

QDD Lite系列有三个型号,分别为QDD Lite-EL20,QDD Lite-NE30和QDD Lite-PR60。最小型号的QDD Lite-EL20执行器售价在千元以内,价格和舵机相近,但其性能却非舵机这一量级可比。

在一些简单的控制系统中,如电动玩具等,都是采用舵机作为其执行机构。舵机的控制方式较为简单,因此它给产品带来的局限性也很大。而QDD Lite系列相比于舵机,存在多方面的优势。

以控制方式为例,舵机以一般以PWM通信为主,主机通过脉宽调制向舵机发送角度信息。但此种通信方式是开环的,舵机是否完成指令,何时完成指令,以及运动速度等等信息是不得而知的。然而在很多应用中,整个运动控制过程中的实时位置、速度、扭矩等数据都需要能得到的,这也就注定舵机无法提高产品的等级特性。

舵机只有一种控制方式,即位置(角度)控制,无法满足其他模式下的应用,并且没有任何的安全保护措施。长时间堵转或过载极其容易造成舵机的烧毁,甚至引发火灾。若将执行机构换成能够闭环控制的传统伺服电机,则无论是在成本还是体积上都是小型产品所难以承受的。

QDD Lite系列执行器不仅体积小巧,而且拥有一套完整的伺服控制系统,高度集成的电路中,拥有稳定高效的控制能力。执行器内部内置一颗高性能多核浮点运算处理器,专门用来处理电机的运转数据,可以实现实时的高精度控制。

QDD Lite系列执行器拥有标准的工业伺服系统,如电流模式、速度模式、位置模式等等,具备过压保护、过流保护、过载保护,堵转保护等多种 保护功能,进一步提高产品的可靠性。其完全闭环的控制方式,在控制精度和执行性能上完全不是舵机能够比拟的。QDD Lite系列即解决了舵机控制精度不够的问题,也解决了伺服器成本高和体积大的问题,是小型产品开发应用的最佳选择。

从运动范围来看,舵机的通信方式较为简单,传输的信息量也十分有限。因此舵机的运动范围一般小于一圈,在众多的玩具产品中这个范围是大体够用的,但如果应用场所稍微在复杂一些,受限的运动范围就会捉襟见肘。不仅如此,应用了舵机的控制系统每次在初始化时都需要将舵机归位,因为控制系统无法在上电时获取其具体位置。

QDD Lite系列执行器拥有±127圈的运动范围,在电流或速度模式下,运动范围不受限制。这就大大扩展了其应用场所,既能实现高精度的位置控制,也在连续运动下控制其运动速度。执行器在其控制系统中内置了一颗低功耗控制器用以记录当前位置数据,主机在开机后直接读取就能得到当前的位置,无需再进行归位操作。

除此之外,舵机采用的供电电压大多是固定的,如5V,15V等。对电压的精准度要求较高,需要提高专门的电源为其供电。QDD Lite系列执行器的供电范围为24-45V,拥有舵机所不具备的宽电压输入,这意味着供电设备的可选范围大大增加,降低了电源适配的难度。

总而言之,无论是在控制方式、运动范围,亦或是供电方式上,QDD Lite系列执行器都比舵机更有优势,成为行业内低成本高性能、性价比超高的消费级产品,大大降低了高端机器人本机研发成本,降低了INNFOS SCA的消费门槛。

有业界人士认为,INNFOS发布的QDD Lite系列执行器,或因其低成本高性能特性,甚至有望取代舵机市场。尽管这样猜测还有待验证,但从目前机器人硬件市场的情况来看,QDD Lite系列的出现的的确确解决了舵机的很多问题。对于机器人硬件行业来说,这将是一件无限利好的事。

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