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波士顿动力公司的工程副总裁谈论流体动力,3D打印

经过保罗Heney|2018年3月22日

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波士顿动力学桑德斯超过650个流体发电厂,用户和学术界来到了亚琛,一间小德国城市,谈论液压和气动技术的未来,以及目前的研发项目。然而,昨晚,每个人都在谈论的是机器人。

周二晚上的结束主题演讲是一个全部太短的谈话(我们可以整夜听他!)亚伦桑德斯,波士顿动力学的工程副总裁。波士顿动力学是一家公司的Massachusetts Dynamo,即使是非工程师的知识,由于公司着名的YouTube视频,这些视频具有跳跃,运行,余额甚至反过来的BipeDal和类似动物的机器人。

桑德斯的谈话重点是打造“世界上最具活力”的类人机器人——著名的阿特拉斯,它在最近几年进行了重新设计。

桑德斯指出,波士顿动力公司是一家很小的公司,只有100名工程师。他说,在过去的15年里,他的团队一直专注于机器人运动力学的基本原理。他们的目标是改变人们对机器人能力的看法。

“我总是被问到,‘目的是什么?你靠这个赚钱吗?’答案是否定的,”桑德斯说,观众笑了起来。“这个机器人的(目的)实际上是推动我们团队内部的创新,推动我们理解如何在复杂的机器上结合控制。这也是为了让人们对机器人能做什么产生印象。随着我们向未来迈进,我们离把这些东西变成产品的时间越来越近。”

人们还问桑德斯为什么他们正在制作机器人执行任务,例如让他们跳跃。他解释说,它迫使他的团队面对很多务实的问题。在跳跃等任务中,在上半身上发生了很多协调,腿部和脚。他的视频展示了机器人的手和手臂移动,以便更好地稳定自身,它的腿在降落在软土地上徘徊,远远不如实验室条件。

他说,这是故意的。“我们在波士顿动态的其他机器人那种独特的另一件事是我们把它们放在现实世界中。他们的历史中的机器人几乎总是在实验室环境中。“

“在这些环境中,机器人必须自主地浏览地形,”他说,因为另一个视频显示了一个机器人在公园的设置中走上了一个不平衡的石头步骤。“现在唯一从运营商开始的输入是简单的操纵杆命令,就像前进,离开或右转,其他一切都来自控制系统。”

阿特拉斯的进化
波士顿动力公司研发这个机器人的过程并不是一夜之间完成的。他们从2009年开始,将其中一只四足动物锯成两半,制作了一个早期的两足机器人,当时他们正在为一个使用气动技术的政府项目工作。这个机器人被拴在绳子上用于供电和冷却。

他说:“2012年,美国开始了一场将移动机器人用于灾难响应的大赛,政府要求他们制造10个机器人,送给大学,以学习如何应对这些困难的趋势。”

波士顿动力学使用了大量的现成部件,将这种液压机器人放在一起,这是一个2米的高大机器人,自包含和称重近200kg。

“2015年,我们有机会 - 当我们被谷歌收购时 - 真正照顾并专注于我们认为重要的事情。我们利用机会从头开始重新设计这个人形机器人,我们最终获得了一个非常相似的机器人。它具有相同的力量和流动范围。“

这款新的阿特拉斯模型高1.5米,重80公斤。它的力量密度增加到接近人类的水平,是完全自主的力量(跑步30-60分钟,取决于它在做什么),有28个自由度。

“塞满了28个活跃的自由度,即所有的力控制,位置控制和高带宽到一台小型机器实际上是非常具有挑战性的,”桑德斯说。

阀门是一个问题的问题。他们发现,随着他们的规模变得越来越小,而且向人类规模移到了,那么可以使用许多选择来购买它们可以使用来控制的高性能伺服阀。因此,他们开发了自己的,具有多种模式,用于传统伺服,制动(负面工作)和滑行(室到腔)。他说,阀门具有快速响应时间和极低的旁路泄漏。

添加剂制造的帮助
3D打印技术也是此版本的Atlas的关键。

“当我们开始这个项目的时候,我读了很多关于3D打印的杂志广告。你可以用它,你可以打印出来。这并不完全正确,但它是一项非常有前景的技术,而且正在迅速发展。”

他说,机器人的腿部化妆“可能是我们最大的任务”。我们吸取了很多经验教训,将结构、歧管、流体路径和执行器气缸整合到一个结构中。”

“我们能够显著减少肢体惯性,这对行走机器人来说是件大事——系统中的大部分能量都用于在空中摆动双腿,加速和停止它们。”当你是两足动物的时候,你在这个世界上做的工作很少——你实际上是非常有效率的。但是摆动腿需要很大的动力,尤其是当腿很重的时候,所以(减少)是一个大问题,”他说。

“我们公司在我们公司叫出了出血优势。很多人谈论领先的领先技术和我们领先的边缘是你走得太远的时候。腿非常具有挑战性,因为有很多东西集成了它。只需找到一家公司在3D印刷材料中磨练一个执行器气缸,以前从未有资格则是一个巨大的挑战。您必须经过的密切处理步骤的数量,而不是传统的加工真的开始侵蚀一些好处。最后,我们仍然看到了在惯性中的福利,但努力让这部分出局是非常重要的,“Saunders说。

类似地,HPU使用3D打印来实现很多效率。

他说:“它的密度接近每千克1千瓦,这是相当可扩展的。”“它位于机器人的中心。它有收集电力和输出水力所需的一切……所有的稳态、传感、过滤、泄油阀,以及电厂所需要的一切,都集成在一个打印部件中。这让我们可以把所有东西都紧紧地包裹在水库周围,并利用其他地方没有使用的空间。”

阿特拉斯的歧管有18个阀门,用于维护机器人的上半身。

“这是我们在印刷中靠近甜蜜点的地方,”桑德斯说:“所以我们可以制造非常有机的结构并最大限度地减少压力下降 - 摆脱大量的多余组件。这是一种令人兴奋的,可以在印刷歧管中完成的东西。“

但他重申,他希望看到组件制造商站出来,扩大此类用途的产品。

“对我们来说,我认为其中一个大事是小型组件的可用性。Saunders说,我希望能够来到这样的小组,并在人类规模上找到更多组件,“Saunders说。“开发这种阀门真的很有趣,但我们是一个机器人公司 - 我们想做更多的机器人和较少的成分发展。因此,找到与人们在相关的时间表中开发这些小型组件的地方是一个很好的区域,看到更多。“


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关于作者

保罗Heney

Paul J. Heney,VP,Design World Magazine的副总裁VP,拥有Georgia Tech的技术通信和生物医学工程的工程科学和工程学士学位。他曾写过近25年的流体电力,航空航天,机器人,医疗,绿色工程和普通制造主题。他赢得了来自美国商业出版社编辑的撰写的众多区域和国家奖项。

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