Регистрировать
В условиях сложного рельефа и экстремальных спасательных операций способность четвероногих роботов к вертикальному подъёму всегда являлась серьёзной технической задачей.
В этом видео мы представляем инновационного четвероногого робота для лазания по стенам KLEIYN.
Благодаря внедрению активного поясничного сустава (Active Waist Joint) и глубокой интеграции алгоритмов обучения с подкреплением (Reinforcement Learning, RL) данный проект успешно реализует эффективное вертикальное лазание по принципу «chimney climbing» в узких пространствах шириной 800–1000 мм.
Скорость подъёма достигает 50-кратного преимущества по сравнению с традиционными четвероногими роботами.
В этом передовом исследовании высокопроизводительные суставные актуаторы CubeMars выступают в качестве ключевого приводного решения, обеспечивая необходимую высокую динамическую реакцию и точное управление усилием для поясничного и ножных суставов робота KLEIYN.
Традиционные четвероногие роботы обычно имеют степени свободы только в ногах, тогда как корпус представляет собой жёсткую конструкцию.
Такая архитектура обеспечивает высокую устойчивость при движении по ровной поверхности, однако при столкновении с вертикальными стенами или узкими пространствами, такими как трубы и шахты, возникают значительные физические ограничения.
1. Отсутствие точки приложения силы со стороны корпуса: Жёсткий корпус не способен эффективно передавать усилие от ног к поверхности стены посредством таких движений, как прогиб спины или вращение корпуса. В результате возникает недостаточная сила трения и опорная сила.
2. Ограничения алгоритмов управления: В ограниченном пространстве робот должен выполнять корректировку положения тела с чрезвычайно высокой частотой. Традиционные методы управления испытывают сложности при решении таких высокоразмерных и нелинейных динамических задач.
Для решения этих проблем команда KLEIYN инновационно добавила в конструкцию робота активный поясничный сустав и использовала стратегию управления на основе обучения с подкреплением.
Суставные двигатели CubeMars обеспечивают проекту следующие ключевые преимущества:
Мощное и быстрое приводное управление для «активной поясницы»: Активная поясница является ключевым элементом, позволяющим KLEIYN выполнять лазание по стенам. Она должна постоянно выполнять движения с большим углом наклона и вращения. Суставные двигатели CubeMars обладают высокой плотностью крутящего момента и чрезвычайно низкой инерцией ротора, что позволяет мгновенно выдавать высокое усилие, сохраняя при этом широкую полосу пропускания отклика. Благодаря этому движения поясницы робота становятся гибкими и динамичными, подобно движениям живых организмов.
Идеальная поддержка низкоуровневого выполнения алгоритмов обучения с подкреплением (RL): Алгоритмы обучения с подкреплением требуют актуаторов с чрезвычайно высокой точностью управления и минимальной задержкой. Двигатели CubeMars оснащены высокоточным энкодером и передовыми алгоритмами управления FOC, что позволяет с высокой частотой (например, 1000 Гц) точно выполнять команды положения, скорости и крутящего момента от вышестоящего контроллера. Это обеспечивает точное воспроизведение стратегий RL в реальных условиях.
Экстремально лёгкая конструкция: Для роботов, способных перемещаться по стенам, каждое дополнительное грамм веса значительно увеличивает требования к моменту двигателя, а также к системам фиксации и опоры. Двигатели CubeMars объединяют драйвер, двигатель и редуктор в единую компактную и лёгкую конструкцию. Это позволяет KLEIYN добавить дополнительные степени свободы поясницы, сохраняя строгий контроль над общей массой робота.
В этом видео вы можете напрямую увидеть впечатляющую производительность робота KLEIYN, оснащённого двигателями CubeMars:
Тест лазания по узкой стене: Демонстрируется, как робот использует активную поясницу для создания опоры о стены и стабильно поднимается вверх со скоростью 150 мм/с внутри вертикальных стен шириной 800–1000 мм.
Детальная демонстрация движения активной поясницы: Чётко показаны движения сгибания, разгибания и вращения активного поясничного сустава на каждом этапе подъёма. Такие движения невозможно реализовать с помощью традиционных жёстких четвероногих роботов.
Сравнение с традиционными решениями: Наглядно демонстрируется значительное преимущество KLEIYN над традиционными четвероногими роботами по эффективности лазания.
В1: Подходят ли двигатели CubeMars для поясничных суставов роботов?
О:Да.Суставные модули CubeMars серии AK обладают высоким крутящим моментом, низким люфтом и высокой частотой отклика.
Они широко применяются в поясничных, шейных и соединительных суставах гуманоидных и четвероногих роботов, обеспечивая поддержку сложного управления динамикой всего тела.
В2: Поддерживают ли ваши двигатели передовые алгоритмы управления, такие как обучение с подкреплением (RL)?
О:Да.Двигатели CubeMars оснащены высокочастотными интерфейсами связи CAN/RS485, поддерживают различные режимы управления, включая положение, скорость и крутящий момент, а также предоставляют открытые протоколы низкоуровневой связи. Они могут легко интегрироваться с различными платформами обучения с подкреплением, такими как Isaac Gym и MuJoCo, обеспечивая быструю реализацию Sim2Real (переход от симуляции к реальному миру).
Независимо от того, разрабатываете ли вы четвероногого робота для лазания по стенам, гуманоидного робота или сложную роботизированную руку, CubeMars предлагает компактные решения на базе актуаторов с высокой плотностью мощности и высокой скоростью отклика, адаптированные под ваши задачи.
[Подробнее о характеристиках и размерах суставных актуаторов серии CubeMars AK]
