控制系統是機器人的神經系統,用于控制驅動系統完成對應運動。在機器人中,控制系統根據指令及傳感信息,向驅動
系統發出指令,控制其完成規定的運動。控制系統主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成。
主流的工業機器人廠商通常自行開發控制器。對于工業機器人而言,控制器是其核心的組成部分,因此現有的主流工業
機器人廠商會不同程度地自行開發控制系統。控制系統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
控制器和控制算法,包括ABB、KUKA、發那科、國內的埃斯頓等;另一類則是專業的控制系統廠商,單獨售賣控制器,
提供可擴展和二次開發的硬件和軟件平臺,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,未來將持續關注相關信息。供應鏈方面,目
前人形機器人生產規模較小,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,有待持續追蹤。
現階段機器人控制器類型及特點
PLC
系統簡單、可靠性高、體積小、環境適應性強,但不支持先進復
雜的算法,不滿足多軸聯動等復雜運動軌跡
PC-Based
系統通用性強、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,可進行二次開發和編程(語言除了傳統PLC
語言,還包括C++、Basic等語言)
專用控制
集成度高,性能穩定,滿足某個特定行業使用(早期用于機床領
域,后來在機械、工業機器人領域大范圍使用),價值較高
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
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;現有的絕大多數人形機器人采用電機驅動
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+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
現階段的人形機器人已經可以穩定地雙足行走,實現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
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當中
復雜地形自適應平穩快速行走 U-SLAM視覺導航自主路徑規劃 手眼協調操作精準靈活服務 多模態情感交互仿人共情表達 動態足腿控制自平衡抗干擾
機器人HUBO以直腿態行走,更接近人的步態;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機器人挑戰賽冠軍
波士頓動力公司致力于研發具有靈活運動能力的多足機器人,主要包括四足機器狗Spot(用于工業巡檢等場景)和帶機械臂的移動機器人Stretch
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有的機器人;實現一定程度的認知和決策智能,尚需要人工智能軟硬件(大腦)的高度發展
頭部使用三顆Autopilot 攝像頭作為感知系統,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,
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
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的多層規劃算法,實現動態場景下全局最優路徑自主導航