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如开云真人何评价小米发布的CyberGear微电机?是怎样的水平?

作者:小编 发布时间:2023-10-25 03:14:44点击:

  和小米没半毛钱关系的机器人爱好者,做某种自动化产品研发的,但做的不是四足机器人。

  给凑热闹懒得看技术分析的吃瓜群众的速通版本A:东西不错,成本控制做的很好,没有根本性的创新,但相比市面上同类产品也有一定自己的思考与改进。不差钱的可以买个CyberDog2当玩具玩,至于CyberGear的话除非买了CyberDog2后拿来当备件,否则对这款产品没有深究的必要。这款产品是给机器人爱好者准备的,不适合做手机平板笔记本领域的数码博主过来吃瓜。

  给控制背景的机器人爱好者的速通版本B:想自己做四足机器人的话请立刻买爆,CyberGear相比其他同类产品的性价比高到爆表。

如开云真人何评价小米发布的CyberGear微电机?是怎样的水平?

  给机电背景的机器人爱好者的速通版本C:如果你具备自主设计与零件加工的能力,DIY成本其实可以压低到比CyberGear售价更低,而且自己做的驱动器如果出现故障,维修起来比买别人的产品更方便。但499的定价买了也不能算吃亏,即使仅仅只是出于学习其设计理念的目的,CyberGear同样很值得购买。

  给看惯了短视频,无论如何也不喜欢阅读文字者的速通版本D:这个问题三言两语讲不完,本文全篇总计上万字,建议立刻关闭本页面以避免大脑过载。

  我自己并没有观看小米的发布会直播,最初得知这两款产品还是看几个数码群里的朋友在吐槽“小米这次发布的东西完全不知道该怎么用”。有了CyberDog一代的前车之鉴,起初我也并没关心,看到这次竟然是现货发售才注意到这次是真搞出来个大新闻。

  实话实说,目前一个动辄上万起步的机器狗在消费级市场恐怕并没有太多落地空间,全世界范畴内敢于将四足机器人推向消费级市场并且做出一定成就的公司,在我了解的范围内只有宇树一家公司(先叠个甲预防懂哥:波士顿动力技术显然是最强的,但Spot系列显然并不能算做消费级产品,ANYmal和Ghost之类的也都不算,云深处和蔚蓝都有商业化,但产量有限,价格对平民不友好,做不到像宇树那样直接在淘宝上轻松下单就能立刻买到)。而从技术角度上讲,机器狗比四轴无人机的商业化技术门槛明显高出许多,目前的技术并不足以支持机器狗在日常生活中产生什么实用价值。所以,直到目前机器狗仍然属于小众产品,狗子的关节更是小众中的小众。

  小米的定位一直是一个消费级数码产品厂商,这次的CyberDog2和CyberGear的发布无疑是借着小米的热度狠狠地短期“出圈”了一波,而凡是出圈的小众产品基本都会面临不明觉厉的无脑吹和一贬到底的无脑黑,这两种态度我个人认为都不可取。所以我觉得大家还是要以平常心看待,以这个电机为例,CyberGear无疑是一个优秀的产品,但也绝对达不到什么开天辟地的黑科技程度,不宜过分吹捧。而某些万物基于MIT开口抄袭闭口没用的一知半解故作高深的批评我觉得也是少一些为好,小米的产品并不完美,但值得拥有更开云真人多的宽容。

  有人可能要问,购买冰箱一定要懂制冷原理吗?买冰箱当然不需要,但目前购买CyberGear时你最好懂,否则就算买了也百分百用不上,对它的评论也只会是隔靴搔痒。

  也就是很多人嘴里的“MIT开源方案”,此类设计也被称为Proprioceptive Actuator(本体驱动器),这篇论文给出了一份比较完善的软硬件设计思路。结构大体如下:

  相比传统采用常规PMSM+谐波减速器的关节方案,MIT的思路可以简单概括为以下几个特征:

  采用了航模外转子无刷电机(原版用的是T-Motor U8),这类电机并非机器人领域的主流方案

  利用外转子电机铁芯的内部空余空间放置一级行星减速器(论文中给出方案为行星轮GEFHB0.5-40-5-8-W3、太阳轮GEABN0.5-20-8-K-4、齿圈KHK SI0.5-100,均为米思米采购)

  使用了磁编码器代替传统光编,降低开云真人了成本,减小了空间占用,从而实现了驱动器与电机本体的一体化

  MIT方案最大功绩在于开源了一套极其易于复刻的完整软硬件方案,顺便还养活了不少国内的山寨厂。但MIT方案的设计并不成熟,想要将这一思路做成成熟的产品还有很大的改进空间。

  可以看出,CyberGear和MIT方案的大体思路还是类似的,但实际上细节上做出了许多改良,具体分析咱们在后面慢慢讲。

  从外观来看,明显比上一代简洁很多。相比上代,拆解也非常方便,上一代后盖上的一圈螺丝要么把内六角拧花,要么后盖的内螺纹拧烂,压根不想让人拆开的样子。

  得益于近几年集成芯片的发展,PCB的设计十分简洁,元器件数量相比上一代产品明显少了很多。MCU是GD32F303RET6,很高兴看到原厂STM32终于出局了,前两年STM32的涨价估计给很多人都留下了很深的心理阴影,至少ST原厂的芯片我在自己的产品里就再也没有用过一次。

  MOS为国产的JMGG031V06A,从参数来看性能不错,数据手册参考:

  背面的元器件也很简洁。磁编码器用的是AS5047P,Odrive上很多人在用这款芯片。机器狗的关节电机转速普遍不高,而且没有过高的精度要求,按照个人经验来看有很多同类产品可以互换,AMS的芯片不是唯一解。

  还有一个值得关注的地方是集成驱动芯片。小米这次用的是英飞凌的6EDL7141,有关资料可以参考:

  尽管近几年来各类芯片的国产化取得了很大成果,但在BLDC集成驱动芯片上国内的芯片厂还有待发力。前两年我写过一篇关于关于舵机的分析,里面提到了TI的另一款芯片DRV8323,和6EDL7141算是相似定位的产品,那款芯片在好几家的舵机和关节驱动器上都有应用。如果不能实现国产化,在面临进口产品断货、异常价格波动等问题时就会变得无比被动。之前我也做过类似的设计,但由于2021年进口芯片价格飙升,后续所有产品都改成了分立元器件的控制方案。

  后盖只有三个内六角固定,拆起来很轻松,打开后就可以看到电机的内部结构。注意固定行星架用的螺丝,头部很扁直径很大,除了用于行星架本体的紧固,还起到了和行星架卡位共同固定支撑轴承的作用。

  转子直接一拽就能出来,可以用手边的小工具辅助。注意在安装回去时候也最好是先把转子插进减速器行星架里,再全部一起安装到齿圈内,否则对齿会很不方便。

  电机本体为24N28P 6010外转子无刷,参数与公模航模电机并不相同,齿槽转矩优化较好,转动十分顺滑,可见这款电机的确如官网所述为小米定制款。行星架固定螺丝的孔位很有趣,那么大的一个扁头螺丝,却给开了一个沉孔。

  齿轮组可以直接敲出来。结构见上图,滚针轴承支撑,采用石墨垫片隔离齿轮与行星架的间隙。简单一看是十分常规的结构,但细看起来很有趣。减速器的齿数为12-34-81,行星轮到太阳轮的中心距为9.5mm,为了凑配7.75的减速比,采用了不是很常规的齿数配比+KISSsoft生成的复杂变位。齿轮材质推测为小米定制的某种铁基合金,与滚针轴承配合的内孔有磨削加工的痕迹,材料密度为6.5且可以被磁铁吸附,显然不是普通钢材。这套设计相比MIT原始方案要明显成熟很多。

  对同类关节电机而言,齿圈与外壳的连接工艺也有着较大发挥空间的地方。CyberGear的齿圈与外壳表面上天衣无缝,找不到明显的连接处,但根据齿圈可被磁铁吸附而外壳不能的特性可以确定二者绝非同一材质。根据@任赜宇大佬的透露,应该为某种特殊的压装工艺。把电机用锯床直接切开应该就能看出来是怎么回事,这种破坏性拆解我就先不做了。(2023.9.15修正:确定为一体压铸)MIT方案的原版工艺似乎是直接在齿圈与外壳间采用了过盈配合,这种思路适用关节负载不大的场合。在理论上也可以采用Loctite金属胶进行胶结(同样仅适用于扭矩要求较低的情况),或者在空间允许的情况下将齿圈与定子铁芯结合在一起后共同用螺丝紧固在外壳上(可以参考MIT Mini Cheetah Actuator Teardown)。

  (在CyberGear官网上的文案有些奇怪,描述为“模内注塑内齿圈,槽满率达55%”,但箭头指向的位置是电机定子,看起来这个说法也和齿圈没什么关系,所以他指的注塑工艺应该是定子铁芯上面的线架而不是行星减速器的齿圈?)

  上图为根据实物测绘得出的结构图(不包括PCB),部分看不到也不便拆解的地方为脑补出的结果,有兴趣做关节本体结构设计的可以参考。内容不保证完全正确,为了避免误导别人,模型不太方便公开,有需要三维模型的请移步官方网盘提取码:QDD1,负载曲线及详细机电特性参数也可以参考官方手册,我这边精力有限,就不对单独做实验对数据进行复核了。

  过去外转子无刷电机在机器人的应用上并不多,所幸近几年人们注意到了外转子电机也有着一些独到的优势,近些年也有更多相关的设计出现。比如小米近期申请的一个专利,将外转子无刷与谐波减速器结合了起来,组成了一套新结构的关节设计方案,很具有学习价值:

  不过这款驱动器和CyberGear的产品定位显然有着较大差异,此处就不做过多比较了。

  谈及CyberGear在行业中的水平,必然会涉及应用场景的对比,需要先对机器狗本体进行分类。排除掉液压狗这种特殊存在,我一般习惯将四足机器人分为以下三个档位:

  关于价格划分标准其实不严格与市场状况相符。前几年不少小厂能把抄MIT的山寨狗子卖到几万块甚至十几万块,这个价格显然是智商税,不如自己造。随着技术的普及,机器狗的价格会更加趋近于其真实价值。

  暂且忽略淘宝上一抓一大把的无法实现力控只能做位置控制的简易舵机狗,基于这个划分,可以简单举出几个产品案例:

  从上面的表格可以清晰的看出,大多数狗子的尺寸都可以被上述三个档位直接划分成不同赛道的产品。

  某种意义上讲,小米CyberDog2的产品定位其实有些尴尬。面向个人销售的机器狗从使用场景的角度来看,无非只有“摆在桌子上玩”和“牵到外面遛”两种。“摆在桌子上玩”要求体积小巧,电机输出力矩较小,保证在操作失误情况下也不会被机器狗的关节把手夹坏。而牵到外面溜则要求在不同环境下都拥有一定越障与爬坡能力,最好还能自主上楼。尽管目前能够开放自主上楼功能的狗子应该不多,但只要尺寸足够,理论上都可以实现这种功能,做不出来纯粹是软件方面的问题或者传感器过于偷工减料。显然,这两种场景对于机器人本体的体积要求是互斥的,而CyberDog2恰巧地卡到了放在桌子上太大,迁出去溜又感觉有点小的中间状态。所以这次的CyberGear参数也恰好卡在了别人的中间态。

  上图从左到右分别为:塔脉RMD-X4(同样的电机似乎有不止一家在卖,下文暂且称其为RMD-X4),CyberGear,CyberDog一代关节电机,宇树A1电机。肉眼可见的有着明显的差异。RMD-X4明显是用于桌面级机器狗的搭建,CyberDog1和宇树A1的电机则用于中型消费级机器狗的身上。至于CyberGear?确实就和狗子本体的尺寸一样,很难按常规标准界定。

  从整体角度出发,狗子尺寸的不同就代表了重量的不同,二者共同决定了驱动电机的参数,决定了减速机构的结构、材料、热处理,也决定了PCB上的MOS型号、采样电路参数等设计内容。从关节本体作为原点出发,也就代表着如果你购买了某款电机,自己搭建的狗子的尺寸也就被确定了下来。

  上面四款电机再带上宇树Go1、B1的关节电机,可以做一个简单的参数对比,很直观的就能看出产品定位的差异:

  RMD-X4和宇树A1电机的输出端轴承都有可拆卸的轴承端盖,这一端盖在不同关节会存在不同安装方式,官方公布参数没有标明是否包含端盖重量,以上参数都是带着端盖的实测结果,具体数值可能与手册有所出入。

  就像小米1手机发布那样,显然小米无法威胁到iPhone与三星,但山寨手机的确在几年内就变成了一个历史名词。仅就题目中的关节电机而言,CyberGear和宇树的产品并不完全在同一赛道,但曾经购买各种杂牌小关节试图搭桌面级狗子的人在CyberGear的面前就纯纯变成了小丑,简直是喜闻乐见。毫无疑问,市面上几乎所有小型关节驱动器各方面性能被小米CyberGear全方位碾压,而且更好玩的是小米的价格甚至更低。

  一切试图做机器狗关节生意的厂商估计都会面临一个问题:同行的钱永远是最难赚的,而关节这东西本质上讲就是在卖给产业链上相距不远的同行或者未来的同行(也就是学生)。能批量采购那种价格上天的关节的家伙,我唯一能想到的就是钱多到没处花的高校买来拿去打比赛用。除此之外,只要是领域相近的技术人员,应该都不难一眼看出这东西的成本压根就没几个钱。以前我也自己搞着玩过,即使按零售价算,一套81XX铁芯+磁钢+钢圈也就一百多,滚齿太阳轮行星轮+线切割齿圈按单件打样价也就不到两百,PCB成本随芯片价格浮动,但实现完整功能的成本最多也不过百元。只要能自己搞定外壳机加工以及配套程序的开发,关节的DIY成本可以压低到过往成品售价的N分之一。这个要求对普通的数码爱好者而言不太现实,但在高校实验室以及各路机器人爱好者中,倒也不是什么太稀奇的技术。毕竟都要自己买关节搭狗了,没有任何加工能力怎么把狗做出来?不会写程序怎么去控制关节本体?什么都不会那买这个关节做什么?

  所以以过去的情况来看,聪明的厂家大概都不会指望单靠卖关节赚大钱。卖到天价,只会把真正需要这东西的人全都逼去自己动手,没几个人会买。而卖的太便宜,一是赚不到钱,二是卖出去后容易多出不少复杂的售后问题,浪费资源与精力。大体上讲,卖关节的应该主要分为两类,要么是做航模的厂家看到了MIT方案看起来不错顺手抄一抄过来捞一笔,要么是本质上在卖机器狗,关节只是附带产物,宇树和目前的小米的定位应该都是后者。

  宇树的境界显然比各种杂牌厂要高出很多。乍一看宇树的关节价格也很离谱,按纸面标价甚至还不如买一台机器狗整机把电机拆出来划算。但仔细一看嘛,还有个优惠价997跟在后面,而给学生的优惠价直接给压到了690。简单翻译一下,这个定价的意思就是:虽然我懒得指望拿关节赚钱,但如果你想要买来研究一下,那我也愿意便宜卖给你两个,就当交个朋友。尤其是学生价,这个数字简直无比良心——690元也许相当于半个月的生活费,但认真拆解调试、思考这个电机每一个设计细节所能增长的见识,恐怕比听老师念一个学期PPT所能学到的东西还要多。

  小米的CyberGear则显然是更进了一步。目前的参数搭配上499的定价,翻译一下就是:我不止希望和大家交个朋友,还认真希望大家也能参与到机器人的开发中来。十分符合“让每个人都能享受科技的乐趣”这一宗旨。

  以我个人的观点来看,还是认为做成一大一小两款机器狗,一个放在桌子上玩(对标Sony Aibo),一个牵出去遛(对标CyberDog一代),关节也把扭矩一个减半一个加倍,分别设计为6N·m与24N·m两款更好一点。但即使小米只做这一款CyberGear,只要能保证长久的稳定供货,也可以大大拉低四足机器人DIY的门槛,同样是一件值得称之为伟大的事。而这一切并不是小米有什么圣人一样的亏本让利,单纯只是小米第一个自愿去掉了堪称魔幻的产品溢价,让这款产品尽可能回归到了本来应该有的价位。

  相比动辄20N·m以上的关节而言,CyberGear的性能是低了一些,但这个“性能较低”仅仅代表的是定位,而非产品优劣。这导致了CyberDog2相比一代或其他家的消费级机器狗要“轻量化”一些,但对于批量购买关节试图进行DIY的人而言个人认为总体来说还是利大于弊。

  例如一个25N·m的关节电机,想要做配套结构,3D打印件的强度多半无法支撑这一水平的负载,必然需要用到铝合金机加件或碳纤维。CyberGear能够搭建的机器狗体积相比之下就要小一些,但反过来思考,对小一点的狗子而言机加件并非必要,若是使用CyberGear搭建5kg左右的机器狗,大可直接使用3D打印去制作全套结构件。早年MIT原版方案在膝关节的传动上采用了同步带,不少人反馈剧烈运动时同步带可能发生断裂,因此采用类似思路的商业化产品基本都使用了金属制的连杆代替同步带。但这就巧了,如果用CyberGear搭建小一号的机器狗,被淘汰掉的同步带正好就可以拿回来了,岂不美哉。

  从作为不算太宽裕的实验室、小公司或个人机器人爱好者的加工能力来看,3D打印到具备完整车铣数控加工之间可以说二者的门槛天差地别。即使是预算不多的人,置办起一套FDM 3D打印设备或是外包嘉立创SLA也不会有任何困难,而自己攒出一套机加工设备的成本则明显大了很多。原来要么接受自己只能用舵机搭出来一堆没意思的玩具的现实,要么一口气把机加工与电子开发的技能树全部点满,而如果有了CyberGear,门槛就被一下拉低到了只要是具备一定嵌入式开发能力的人就可以一同参与。可以说,CyberGear让四足机器人DIY活动的潜在群体人数提升了不止一个量级。

  凡是做过舵机项目的人都应该清楚,传统意义上舵机的天花板非常低(非传统意义的舵机请跳转到之前我提到的有关舵机的回答),实在没什么可玩的,和CyberGear这类Proprioceptive Actuator毫无可比性。暂且不谈性能问题,只谈开源项目的可复制性,舵机狗也存在不少问题。如果采用串口舵机,各家的尺寸不一、协议不一,而且来自不同国家的项目,本地未必能采购到对应的品牌。如果采用通用的55g航模舵机,那就有趣了。别的不说,表面看上去长得一样,不同品牌不同价位的舵机光是虚位大小都天差地别,而且有的项目用了金属舵盘,有的项目在改装舵机原装的塑料摇臂,长得一模一样甚至花键齿数都一模一样的舵盘,也会因为花键参数的细微不同而无法互换,总而言之光是看着就十分难受。复刻过国外项目的人应该也有体会,有些项目看demo感觉非常有趣,结果一看材料清单,项目里用了在国内十分难买的奇怪舵机,硬着头皮买吧,要交大量智商税,要是自己魔改吧,费时费力,人的精力终归有限,有的东西想想就累了。给CyberGear做配套零件可比给舵机做零件舒服多了,简洁优雅而且没有类似塑料舵盘那种把人气冒烟的东西。

  而小米CyberGear的区别在于,目前在这个个人可以接受的价位下,同等性能的机器人关节尚且没有竞品存在,一个能打的都没有。可以说如果打算自行制作5-10kg的四足机器人,小米的CyberGear就是目前市场上的最优解。此前INNFOS有过类似尝试,但个人认为做的不如小米,价格对个人还是难以承受,商业化运营也似乎遇到了一些困难。

  前文提到过,指望通过卖狗子关节赚钱,在目前还是存在较多困难。但小米也许能闯出一条新路:有足够技术积淀,可以保证整套系统有着足够的稳定性;有足够产能,可以保证需要的人可以轻松买到,不会隔三差五缺货(在这个问题上再次点名批评一下CyberDog一代);有足够营销能力,可以保证CyberGear不止局限于国内的小圈子里,可以进一步推广到国外市场。如果未来在这一基础上继续完善不同尺寸的产品线,再辅以小米最擅长的成本控制,这样一来甚至存在将CyberGear系列推广为全世界的开源机器狗“标准件”的可能,从而搭建起自己的开源机器人生态圈,实现一套新的商业闭环。(我也很好奇一点,为什么宇树没有做这件事?)

  但是,作为四足机器人的集成关节,CyberGear是完美的产品吗?显然还不是。

  CyberGear最大的优势在于价格低廉,而目前最大的局限性也依然在此处——火候不够,还应该更便宜。

  我不太敢肯定小米售卖关节的真实目的是什么,也许单纯只是顺手卖着玩,没有什么伟光正的动机。但从将CyberGear在Geek圈内普及的目的出发,显然499的价格依旧对平民不是一笔小数目。毕竟关节的用量不是一个两个,即使忽略掉开发中的损耗,一台狗子上就需要十二个电机,仅在电机上就至少需要6000元的成本,对绝大多数个人开发者以及高校内学生组成的项目组而言,6000元只能说把原来的天价压到了咬咬牙能勉强掏得起的程度,依旧不是一个小数目。499的售价,应该可以做到在国内外的硬核Geek圈内火上一把,但不太能做到像树莓派一样真正长久地出圈。各路数码自媒体不明觉厉地沸腾一波,估计这股风在外人眼里也就过去了,只留下一堆莫名其妙的米黑在原地阴阳怪气,很难看到各种应用如雨后春笋一样涌现。如果能把价格压到200-300元的区间,将会明显更加有利于产品的普及。

  以目前的硬件成本来看,压缩到200-300元的售价确实有些不太现实。但事实上,个人认为目前的性能对国人Geek们的情况来看,依旧存在着较大冗余,减配版本同样可以接受。

  国人的主流居住方式还是公寓式住宅,而非美式的独栋,况且对于在大城市工作的年轻人而言,许多都选择了合租单间的居住方式,因此各类开源机电项目所采用的零件制作方式必然是以低成本、低空间占用的3D打印为主。开发的试验场地通常也是自家住宅内部,而非复杂的室外环境。以上两点共同决定了采用Proprioceptive Actuator、尺寸对标Sony Aibo的5kg以内桌面级尺寸机器狗才是便于普及的更佳选择。以此作为应用目标,CyberGear如果有计划推出更多产品,大可选择在目前产品的基础上减配来压缩成本与售价。

  与外行的第一印象不同,在关节上压缩参数并不代表着粗制滥造。如果要做一个“小而美”的桌面级CyberGear Mini,内部的零部件会与现在的产品有着很大不同,并不是一个简单放大缩小的关系而已。前文中提到的RMD-X4的本体设计其实很不错,从设计角度来看有不小的参考价值,只是溢价大了一些。在桌面级机器狗关节中,由于扭矩需求的下降,完全可以采用铜铝齿轮来代替钢质齿轮,加工与热处理难度的降低也会带来成本的降低。电机本体相比于成本较高的60XX或81XX,可以简化为类似常规云台电机的设计,成本可以再次下降不少。以手册标注的24V 6A电机来看,电机驱动必须采用分立MOS的设计,这部分是一个不可忽略的成本,但云台电机由于其功率较低,可以采用类似于DRV8313的三相电机集成驱动芯片来进行替代(优必选的小功率无刷舵机用的也是这个方案),相电流的采样放大也完全可以交给带有内置程控运放的MCU直接处理,二者目前都有国产的对标产品,可以共同将昂贵的6EDL7141或DRV8323替代掉。而磁编码器也并不像一些人以为的那样是什么“高大上”的产品,电机本体的转速不高、位置精度要求不高、工作环境的外部磁场粉尘振动等干扰不严重,单价5-8元的芯片足以胜任此处的应用,最近几年我自己也做过一些类似于这方面的产品,国产磁编完全值得信赖。

  在硬件领域,Arduino和树莓派也曾经以着高集成度、较低的获取成本及丰富的配套资料成功拉低了业余电子开发的门槛,让更多的程序员、学生及业余爱好者共同参与到了开源硬件开发者的行列中。显而易见,CyberGear也拥有着类似的潜质,未来存在着无限种可能。

  当然,我不是小米内部员工,也不是专业的机器人研发人员,立场与视角与小米公司存在差异,观点自然也可能存在偏颇的地方,作为一个纯粹的用户,商业角度的一些分析也难免缺乏数据支撑。不得不承认,如果关节电机的配套开源资料过于丰富,某种意义上确实存在影响自家机器狗整机销量的可能,二者之间必然存在取舍。但既然小米这次直接开源了大量功能包,我相信无论如何在做这个产品的时候都必然有着很强的情怀因素,而非执着于可以立刻变现的短期商业利益。所以只要小米能够将这一系列的机器人项目推进下去,不论选择何种发展方向,作为旁观者,我都会选择十足的理解、信任与支持。

  简而言之:尽管小米本次的产品也被称为“伺服电机”,但该产品的特性与常规意义上的伺服电机差异极大,在各自的应用领域内无法进行互换,二者基本不存在竞争关系,不具备任何可比性。

  常规伺服电机通常转速为额定3000转,最大6000转,而四足机器人关节电机输出转速通常不会超过300转。结合关节负载大小综合考虑,采用航模电机搭配一级行星减速器是能够综合重量、转速与扭矩的较佳方案,工业机械臂中伺服电机搭配谐波减速器的方案不便于小型化,而且成本较高。

  伺服电机的形状通常为细长型,而四足机器人关节要求驱动器形状轴向尺寸需要尽可能降低,设计为扁平型,常规伺服电机在机器狗的空间结构上不方便进行排布。

  伺服电机本体对寿命、散热等方面有较高要求,而机器狗通常不会以工业设备的标准连续长时间工作。

  伺服电机在许多情况下被用于精密设备的控制中,而机器狗关节的精度要求相比数控机床、工业机械臂等应用实际上并不高。

  从制造成本考虑,伺服电机相比机器狗的关节电机从电机本体、编码器到驱动器设计上均有较大差异,总体而言伺服电机的生产成本要高出很多。过去机器狗关节电机的价格更多地是由其稀缺性决定,以及产量较低无法均摊研发成本,而不是量产后的真实成本有多高。以最简单的部件编码器为例,机器狗关节电机的编码器只需要将磁编芯片通过SPI总线在PCB内部与MCU直接连接就可以了,对芯片本体的性能参数要求并不高,而伺服电机的磁编码器芯片对信号延迟时间、非线性误差、精度及分辨率等性能参数均有更高要求,还需要将UVWABZ信号转化为抗干扰能力较强的差分信号,或直接集成一套MCU+485芯片通过屏蔽线缆同控制器进行通讯。CyberGear中PCB在前文已经进行过分析,通用伺服电机控制器的大体形式可以参考STMBL - AC Servo Driver for STM32F4,显然,成本与功能都和机器狗关节电机存在明显差异。

  在近些年的协作式机器人中,许多也采用了专门设计的关节模组,例如UR机器人。同理,工业机器人的精度、寿命要求远高于机器狗,因此成本天差地别,二者也无法进行互换。将机器狗关节与协作机器人关节进行对比得出谁优谁劣的结论同样是没有实际意义的。

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