Kāpēc humanoīdie roboti atver jaunu zilu okeānu bezvada motoru lietojumiem

 

Humanoīdie roboti kā izcili vispārējas nozīmes robotu pārstāvji un ideāli "iemiesotā intelekta" nesēji gūst labumu, no vienas puses, no vispārējā mākslīgā intelekta straujās attīstības un, no otras puses, kļūst par tiltu starp AI un reālo pasauli. "iemiesotais intelekts", kas pakāpeniski attīstās par nākamās paaudzes vispārējā mākslīgā intelekta termināļa platformu. Robotu uzdevumos lielie AI modeļi ieņem galveno lomu spriešanā un lēmumu pieņemšanā, pārvēršot sarežģītas instrukcijas izpildāmās darbībās robotiem, analizējot dabiskās valodas komandas. Turklāt multimodālu AI lielo modeļu pievienošana ievērojami uzlabo argumentācijas un lēmumu pieņemšanas precizitāti un efektivitāti, sniedzot svarīgu atbalstu humanoīdiem robotiem, lai tie virzītos uz vispārināšanu.

 

 

Robotikas nozares straujā attīstība ir atkarīga no inovācijām galveno komponentu tehnoloģijās un to piegādes stabilitātes. Humanoīdu robotos reduktors, servo sistēma un kontrolieris tiek uzskatīti par trim galvenajām sastāvdaļām, kas kopā veido vairāk nekā 70% no kopējām izmaksām. Turklāt nevar nepamanīt motora kā galvenās sastāvdaļas vērtību. Humanoīdos robotos, piemēram, Optimus, motora izmaksas veido aptuveni 25% no kopējās komponentu vērtības.

 

Pieņemot, ka humanoīdu robotu globālais piegādes apjoms nākamajā desmitgadē sasniegs 5 miljonus vienību, pieprasījums pēc bezkodolu motoriem (bez dzelzs serdeņiem) šajā periodā piedzīvos milzīgu tirgus pieaugumu. Pamatojoties uz vienības cenām, bezkodolu motoru tirgus pieaugums var sasniegt 350 miljardus RMB, savukārt bezkodolu motoru pieaugošais tirgus pārsniegs 78 miljardus RMB. Šie divi kopā veidos plašu tirgus telpu 428 miljardu RMB apmērā.

 

 

Atšķirībā no rūpnieciskajiem robotiem, ko izmanto fiksētā darba vidē, humanoīdi roboti galvenokārt kalpo cilvēku ikdienas dzīves scenārijiem. Šiem robotiem ir vajadzīgas ne tikai uztveres, lēmumu pieņemšanas un darbības iespējas, bet arī jāmodelē cilvēku uzvedības modeļi, lai mijiedarbotos ar vidi un lietotājiem dabiskākā veidā. Tāpēc motori kā savienojuma izpildmehānismu galvenās sastāvdaļas tieši ietekmē robota elastību, precizitāti un stabilitāti.

 

Starp dažādām piedziņas tehnoloģijām elektromotora piedziņai ir ievērojamas priekšrocības salīdzinājumā ar hidraulisko piedziņu. Elektromotora piedziņas risinājums gūst labumu no nobriedušas kustības kontroles tehnoloģijas, nodrošinot reāllaika atgriezenisko saiti par kustības statusu, izmantojot augstas precizitātes kodētājus, lai nodrošinātu precīzu vadību. Tajā pašā laikā elektromotoru piedziņas sistēmu izmaksas ir zemākas salīdzinājumā ar hidrauliskajām sistēmām, un tām nepieciešama mazāka apkope. Šis rentabls raksturlielums padara elektromotora piedziņu par vienu no galvenajām humanoīdu robotu izstrādes izvēlēm.

 

Tostarp bezkodolu motori ar to vieglo svaru, augstu efektivitāti un zemu inerci ir kļuvuši par galvenajiem komponentiem humanoīda robota veiktspējas uzlabošanā.Bezkodolu motori var nodrošināt lielāku jaudas blīvumu un lielāku reakcijas ātrumu nelielos apjomos, ļaujot robotiem uzrādīt izcilu veiktspēju vairāku brīvības pakāpju kopīgā kontrolē. Turklāt bezkodolu motoriem ir mazāks enerģijas patēriņš, palīdzot robotiem sasniegt ilgāku akumulatora darbības laiku.

 

1.1. Humanoīdi roboti, kas integrējas ikdienas dzīvē, demonstrējot nacionālo tehnoloģisko spēku

Humanoīdi roboti pakāpeniski ir kļuvuši par uzticamiem palīgiem cilvēka ikdienas dzīvē, kas spēj palīdzēt veikt dažādus sarežģītus uzdevumus. Atšķirībā no rūpnieciskajiem robotiem, kas parasti strādā fiksētā vidē, humanoīdie roboti ir paredzēti, lai integrētos cilvēka ikdienas vidē. Šiem robotiem ir ne tikai galvenās spējas, piemēram, uztvere, lēmumu pieņemšana un darbības, bet arī cilvēkiem līdzīgas kustības īpašības un draudzīgs izskats, kas padara tos vieglāk pieņemamus cilvēkiem un rada pazīstamības sajūtu. Elastīgi pielāgojoties dažādām vidēm, humanoīdu roboti parāda milzīgu pielietojuma potenciālu tādās jomās kā mājas, pakalpojumi un veselības aprūpe.

 

Humanoīdu roboti kā progresīvas viedās ierīces tiek uzskatīti par valsts tehnoloģiskā spēka simboliem. To attīstībai ir jāpārvar tehnoloģiskās barjeras vairākās disciplīnās, tostarp mašīnbūvē, elektrotehnikā, materiālu zinātnē, sensoru tehnoloģijā, vadības sistēmās un mākslīgajā intelektā. Ar cilvēkiem līdzīga izskata iezīmēm, divkāju staigāšanas iespējām un ļoti koordinētām kustību kontroles tehnoloģijām humanoīdi roboti var veikt fiziskus uzdevumus un sazināties ar cilvēkiem, izmantojot valodu vai sejas izteiksmes. Salīdzinot ar tradicionālajiem robotiem, humanoīdiem robotiem ir ievērojamas priekšrocības cilvēka un mašīnas mijiedarbībā, vides pielāgošanā un uzdevumu daudzpusībā.

 

 

1.2. Humanoīdu robotu attīstība: no koncepcijas līdz industrializācijai

Robotu jēdziens pastāv jau vairāk nekā gadsimtu, un humanoīdu robotu pētījumi tika sākti{0}}gadsimta vidū, piedzīvojot ilgu izstrādes procesu no laboratorijas prototipiem līdz industrializācijas sākuma posmiem. Agrākais termina "robots" lietojums nāk no čehu rakstnieka Karela Čapeka lugas RUR (Rossum's Universal Robots), kas nozīmē mašīnu vergus, kas kalpo cilvēcei. Rūpniecisko robotu masveida ražošana sākās 20. gadsimta 60. gados, kad amerikāņu kompānija Unimation laida klajā robotu roku "UNIMATE", kas atklāja komerciālo industriālo robotu ēru.

 

Humanoīdu robotu izpēte un attīstība sākās Japānā un pakāpeniski iegāja sistematizācijas un augstas dinamikas stadijās:

 

Agrīnās izpētes stadija (ap 20. gadsimta 70. gadiem): 1973. gadā profesors Ičiro Kato no Vasedas universitātes Japānā izstrādāja pasaulē pirmo humanoīdu robotu WABOT-1, un tā WL-5 divkāju staigāšanas mehānisms lika pamatu humanoīdam. roboti.

 

Tehnoloģiju integrācijas posms (1980. gadi{1}}): 1986. gadā Honda sāka pētīt humanoīdu robotu ASIMO, un 2000. gadā tika izlaists pirmās paaudzes ASIMO modelis, kas iezīmēja humanoīdu robotu ienākšanu ļoti integrētā tehnoloģiskā stadijā.

 

Dinamiskās veiktspējas izrāviena posms (2000-2020): 2016. gadā ASV uzņēmums Boston Dynamics izlaida divkāju robotu Atlas, kas ar savu jaudīgo balansēšanas spēju un šķēršļu šķērsošanas veiktspēju sasniedza jaunus augstumus dinamiskās kustībās un uzdevumu izpildē. bīstamas vides.

 

Agrīnās industrializācijas stadija (2020-pašlaik): 2022. gadā Tesla laida klajā humanoīda robota prototipu Optimus, kas Tesla AI dienā demonstrēja augsti integrētu mākslīgā intelekta un motora piedziņas tehnoloģiju. Optimus 2023. gada versija spēj klasificēt objektus un precīzi līdzsvarot, norādot, ka humanoīdi roboti pakāpeniski virzās uz praktisku pielietojumu.

 

1.3. Humanoīdu robotu un motoru tehnoloģiju dziļa integrācija

Humanoīdu robotu nepārtrauktā attīstība nav atdalāma no motoru tehnoloģiju atbalsta. Kā robota locītavu piedziņas galvenā sastāvdaļa motori ne tikai nosaka robota kustības veiktspēju, bet arī ietekmē tā elastību un izturību. Ar savu augsto precizitāti, zemo enerģijas patēriņu un uzticamību motora piedziņas pakāpeniski ir kļuvušas par visbiežāk izmantoto humanoīdu robotu barošanas risinājumu. Tikmēr bezkodolu motori ar tādām priekšrocībām kā viegls svars, augsta efektivitāte un zema inerce nodrošina būtisku tehnoloģisku atbalstu humanoīdu robotu straujai attīstībai.

 

Nākotnē līdz ar turpmākiem sasniegumiem tehnoloģijās humanoīdu roboti tiks plašāk izmantoti dažādos dzīves scenārijos, iepludinot jaunu vitalitāti globālajā ekonomiskajā un sociālajā attīstībā. Tas padara automobiļu tirgu, jo īpaši bezkodolu motoru tirgu, par jaunu un ļoti gaidītu zilo okeānu.

 

1.4. Humanoīda robota struktūra: galveno komponentu analīze

Humanoīdu robotu galveno struktūru var iedalīt trīs galvenajos moduļos: izpildmehānismi, kontrolleri un sensori. Galvenās sastāvdaļas, piemēram, motori, reduktori un sensori, nosaka robota veiktspēju. Tālāk ir sniegta detalizēta šo komponentu analīze:

 

1.4.1 Motors

Motors ir humanoīdu robotu kustību izpildes kodols, tostarp servomotori, pakāpju motori, griezes momenta motori un sfēriskie motori. Tostarp griezes momenta motori tiek uzskatīti par ideāliem humanoīdu robotu savienojumiem ar zema ātruma un liela griezes momenta prasībām, jo ​​tie spēj nodrošināt augstu griezes momentu pie vidēja un zema ātruma. Tomēr to izpētes un ražošanas grūtības ir salīdzinoši augstas, un tādēļ ir nepieciešami sasniegumi tehnoloģiskajās vājajās vietās.

 

1.4.2 Reduktors

Harmoniskie reduktori ir plaši atzīti to kompaktās struktūras, augstās transmisijas koeficienta un izcilās precizitātes dēļ, padarot tos par izplatītu izvēli robotu savienojumu komponentiem. Tomēr to izturību un kalpošanas laiku vēl ir iespējams uzlabot.

 

1.4.3 Sensors

Sensoriem ir izšķiroša nozīme robotos, jo īpaši griezes momenta sensoriem, kas ir būtiska savienojuma konstrukcijas sastāvdaļa. Šie sensori apvienojumā ar motoriem un reduktoriem veido savienojuma mezglu un nodrošina precīzu kustības kontroli un spēka atgriezenisko saiti.

 

1.4.4. Augšējo ekstremitāšu piedziņas metode

Augšējās ekstremitātēs lielākoties tiek izmantotas lodīšu skrūves, kas pārvērš lodīšu turp-kustīgo kustību skrūves lineārā kustībā. Salīdzinot ar siksnu vai ķēdes piedziņām, lodīšu skrūvēm ir mazāka berze, zemākas ekspluatācijas un apkopes izmaksas, kā arī augstāka precizitāte.

 

1.4.5. Apakšējo ekstremitāšu piedziņas metode

Planētu rullīšu skrūves, kas pazīstamas ar savu izturību pret ārējo spēku ietekmi un ilgu kalpošanas laiku, ir kļuvušas par galveno izvēli apakšējo ekstremitāšu piedziņām, īpaši piemērotas sarežģītu gaitas kontroles vajadzību risināšanai.

 

1.4.6. Rokas locītava

Rokas savienojumiem parasti tiek izmantoti bezkodolu motori. Šiem motoriem ir vienkāršs dizains, viegls svars un tie ir ideāli piedziņas komponenti pirkstu kustināšanai, nodrošinot precīzāku vadību.

 

Turklāt lineāro un rotējošo savienojumu gultņu izvēle ietver leņķa kontakta gultņus, krusteniskos rullīšu gultņus un dziļo rievu lodīšu gultņus. Šīs sastāvdaļas kopā nodrošina robota vieglumu, precizitāti un uzticamību.

 

 

Motora piedziņas viedās priekšrocības

Salīdzinot ar hidrauliskajām piedziņām, motora piedziņas uzrāda īpaši izcilu inteliģentu veiktspēju kustību vadībā. Piemēram, Teslas humanoīdais robots izmanto augsta griezes momenta blīvuma servomotoru tehnoloģiju, un tā inteliģentā kustības vadība ievērojami pārsniedz tradicionālās hidrauliskās sistēmas. Šis dizains ne tikai nodrošina kustības statusa reāllaika atgriezenisko saiti, lai nodrošinātu vadības precizitāti, bet arī saglabā salīdzinoši zemas izmaksas, padarot to piemērotu liela mēroga lietojumiem.

 

Servo motoru veiktspējas prasības

Kā robotu izpildmehānismu kodolam servomotoriem ir jāatbilst šādām veiktspējas prasībām:

• Ātra reaģētspēja: servomotoriem ātri jāieslēdzas un jāapstājas, lai tie pielāgotos augstas dinamiskās vides apstākļiem.
• Augsta palaišanas griezes momenta un inerces attiecība: servomotoriem jānodrošina augsts palaišanas griezes moments, vienlaikus saglabājot zemu rotācijas inerci.
• Nepārtrauktas vadības un lineārās īpašības: lai nodrošinātu precīzu izpildi, motora ātrums ir nepārtraukti jāpielāgo, mainoties vadības signālam.
• Kompakts dizains: servomotoriem jābūt maziem un viegliem, lai tie ietilptu robota kompaktajā telpiskajā izkārtojumā.
• Izturība un pārslodzes spēja: servomotoriem ir jāiztur biežas griešanās uz priekšu un atpakaļgaitas un paātrināšanas/palēninājuma darbības, un īsu laiku jāiztur vairākas reizes lielāka nominālā slodze.

Šīs īpašības padara servomotorus par neaizstājamu robotikas jomā, liekot pamatu augstākai robotu intelektam un stabilitātei.

 

Turpināt lasīt: Robota kustības sirds – motoru izšķirošā loma precizitātē – 2. daļa