长锦小说网 > 都市言情 > 冷却时代,我的工厂联接绝对零度 > 第492章SEA的上限更高,对算法的要求也更高

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,atlas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。

电机转动,先驱动弹簧形变,弹簧再把力传递给关节输出。电机不需要直接硬刚负载突变,只需要控制弹簧的压缩量。负载突然变化的时候,弹簧先吸收冲击,给控制系统留出响应窗口。"

"这个方案的优点很直观,抗冲击能力很强。遇到不平整地面或者突然撞击,弹簧先缓冲一部分能量。最重要的是,直接测量弹簧形变就可以得到真实输出力矩,这是硬件层面的力感知,不需要靠电机参数间接估算。"

过来了好一会,周开飞才看完消息,回了一条问题:"那就是说,sea更适应野外环境?"

"是的,野外地形复杂,地面软硬不一,石子、坑洼、湿滑草地都有可能出现。qdd不是完全跑不了野外,但它缺少硬件缓冲层,所有意外冲击全部由减速器硬扛,对算法预判的要求极高。sea的弹簧提供一层物理缓冲,给系统留出感知和计算的时间。"

"抗摔倒也是sea相比qdd的一大优势。机器人摔倒,巨大冲击力会往关节内部传导。刚性qdd架构下,冲击直接打在减速器、编码器上,轻则精度受损,重则直接硬件损坏。sea的弹簧会吸收一部分冲击能量,保护电机与传动部件。"

周开飞看到这里,回了一句:"所以你们选择sea,是因为你们的目标不只是实验室里的演示?"

"对。我们内部的目标是让机器人具备在真实环境中工作的能力。不只是展会上彩排好的演示,是真正能走出野外。"

彭旭飞像是想到了什么,又补了一条:"当然sea代价也很大,弹簧会引入谐振,控制算法的开发难度远高于qdd。可以这么说:sea是更吃算法功底的架构,把控制做好之后,它的性能上限更高。但这不代表qdd就是落后路线,在工况可控的消费级设备上,qdd简洁低成本的优势依然非常突出。"

周开飞从那一大段话里挑出一句:"真实环境的工作能力,你具体指哪些场景?"

"最直接的例子是康复外骨骼。"彭旭飞说,"患者穿戴外骨骼进行行走训练,路面和室内不一样,病人的步态也不稳定,随时可能失去平衡。外骨骼需要在极短时间内对异常姿态做出响应,如果靠纯电流估算,反馈滞后会导致矫正力矩不够或者过头,患者可能二次摔倒。"

"sea的弹簧可以感知到患者肌肉的细微发力趋势,在姿态变化之前就做出预判。这一点qdd做不到。qdd只能事后响应,而sea可以提前介入。"

"所以sea的上限更高,对算法的要求也更高?"周开飞说。

"对,我们字节对算法是有自信的,所以选择了这条更高难度的路径。"