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从室内走向室外场景,机器人底盘能否打通最后一公里?

还记得华东师范大学机器人荒漠治理项目中在阿拉善沙漠挖洞种树的那个机器人吗?

在一望无垠的阿拉善荒漠无人区,烈日下,一个半人高的机器人,自带一根螺旋大钻头,靠着光伏太阳能的驱动,短短一分钟,就能钻出一个深达四、五十厘米的坑,加快人们的荒漠治理进程。

不仅如此,基于在户外运动性能上的特性,园区巡检和消毒、物流运输、农牧林业、工业智造、地质勘探这些户外应用场景,也见到越来越多这类UGV机器人的身影。

这是一个非常大的进步,机器人能够从室内走向室外,看似是短短的距离,却意味着需要机器人需要面对更加复杂的环境,不同路面、坡度以及复杂路况都制约着户外机器人的发展,同时需要机器人具备更强大的通信能力、环境适应能力和感知能力,最后一公里的问题很长时间以来一直困扰着机器人企业,那目前现在为什么越来越多这些机器人能够走到户外呢?

底盘新市场
不同于AGV和AMR在室内工业场景的发展路线,UGV机器人能够在更多类似户外的工业级应用不断开拓,不断实现更多场景的开发,首先得益于机器人底盘的发展。机器人底盘作为机器人进行移动的基础模块,其发展无疑对类似户外场景的延伸起到着至关重要的作用。可以说行业应用成功的基础离不开一款优秀的移动承载平台。

但一般各行业内的公司如果自主设计研发底盘,往往会面临周期长、成本高的问题,因此相对通用的机器人底盘一直存在市场。这一领域近年来国外也出现了诸如加拿大ClearPath这样的公司,该公司一度被认为是服务机器人领域最大、资金最充足的创业公司之一。

国内也有这类专注于机器人底盘制造的公司诞生,上面那个在阿拉善沙漠挖洞应用的正是全球领先的户外底盘制造商松灵机器人的产品。

该公司或许很多人并不陌生,松灵机器人联合创始人魏基栋,曾担任大疆创新研发经理,同时是大疆全国机器人大赛Robomaster一号员工、联合创始人。松灵机器人其它创始成员来自ROBOCON(亚洲太平洋机器人大赛)均为资深研发产品经理。

松灵机器人被大多数人熟知的产品是曾于2018年就推出的全能型底盘产品SCOUT,该款产品良好的越野性能能够让机器人具备复杂环境的适应能力,同时因为具有极强的通用性和开源性,于2018年11月开始出货后迅速销售一空,并随后得到诸多学校和实验室用户的好评,很多学校和实验室开始借助这个通用性底盘开始了对于机器人户外工作的探索,同时该公司于今年3月发布的SCOUT2.0更是因为能够支持目前主流的通信模块,更是引起了多个行业企业的广泛关注,有评论认为,松灵机器人或许能成为ClearPath的头号竞争对手。

如今,松灵机器人再次发布了HUNTER 2.0这个成熟工业化底盘新品,希望借此继续引领着机器人底盘发展的潮流。他们能够不断推陈出新的秘诀在哪?新产品又有哪些值得期待的创新点?这篇文章机器人大讲堂为你解析HUNTER 2.0的产品参数,揭秘松灵机器人产品创新的秘密。

结构设计优势明显
从松灵机器人的产品上可以看到,无论从SCOUT1.0到2.0,结构设计的优势都非常突出,其产品都不同于传统底盘的造型,松灵机器人称之为全覆盖适用环境理念。而其关注和好评的大部分原因也在于此。

松灵机器人产品的外观和汽车非常类似,在全新升级的散热、安全系统下,重塑了机器人底盘的结构设计,产品结构上也都是采取了成熟的类汽车结构。这意味着机器人能在保证动力的同时,能提高车体对地形的适应性,例如能够完成可翻越10cm的障碍物、能保证多户外场景的可用性、能以更加小巧紧凑的设计再次拓展室内场景、能独立悬挂可适应各种崎岖路径、能零转弯半径可轻松驾驭狭窄环境。基于松灵机器人在越野性能上的独特技术优势,使得松灵机器人的产品不断获得来自巡逻安防、建筑行业,农业、物流等领域的客户订单。

而在最新发布的HUNTER 2.0这个新品中,则延续了松灵机器人一贯的环境适用理念,采用阿克曼转向设计的底盘,这使得机器人具有了和汽车类似的特征,这种独立前轮转向及摇摆臂悬挂设计,能让机器人能无障碍通过减速带,同时能减少轮胎磨损,这意味着机器人具备了路面等环境下长时间高强度工作能力。不同于大多数厂商的UGV机器人,这种设计使得其也能适合在普通水泥、柏油道路上工作且优势明显,大大拓宽了机器人的场景开拓能力。

动力和速度并存
外观设计是如今科技公司非常注重的细节,HUNTER系列延续了松灵机器人简洁大方的造型,HUNTER 2.0新品采用全钢机身,让外观更加炫酷。

在全钢机身下则配置了400W双伺服电机驱动,为了保证运动和载重能力,每个轮采用独立200瓦无刷伺服电机,并使用摇摆臂悬挂,这在实现动力的同时大大提高了车体对地形的适应性,同时保证负载的稳定性、抗干扰能力,使得负载高达150KG,同时室内户外切换和畅行无阻。

在动力系统上,HUNTER 2.0电池采用的是和特斯拉新车Model 3一样的磷酸铁锂方案,这种新型电池原材料组合成本更为便宜,同时HUNTER 2.0采用了便携式电池设计,提供可供选择的两种容量,用户可根据任务需要定制不同容量电池组,随需灵活拔插拆卸切换配置。

和目前电动汽车的主流配置一样,HUNTER 2.0同样采取配置电池BMS系统,这免去了使用传统线束的必要,节省了高达90%的线束和高达15%的电池组体积,提高了设计灵活性和可制造性,同时不会影响电池使用寿命内的里程数和精度,确保机器人运行过程中安全无忧,据了解,目前HUNTER 2.0的续航里程最高可达40KM。

得益于精心设计的驱动系统和电池配置,HUNTER 2.0新增了坡道停车功能,这个电磁式驻车功能支持车辆斜坡带电失电驻车,通过锁死轮胎将可让机器人实现长时间坡道停车。这也意味着如果车辆在斜坡路面行驶过程中断电或发生故障,让机器人不会产生溜坡问题,进一步保障了稳定可靠的作业安全性能。

为了满足不同自动驾驶场景下应用需求,全面为工业级机器人应用保驾护航,HUNTER 2.0新品还支持速度定制化升级,最高可达10KM/H,这些和目前电动汽车相类似的个性化独特配置方案,让人不免以为这是一股造‘车’新势力。

快速二次开发
但不同于类似造车的驱动和电池细节,多负载拓展以及快速二次开发能力让人们再次意识到松灵机器人这个全球领先的户外底盘制造商与众不同的商业逻辑。

在此前的报道中,松灵机器人创始者魏基栋就提到,与行业传统的底盘产品有所不同,松灵机器人从开发到市场定位都有明确的设计思路和拓展方向,公司在创立之初就选择将精力更多放在机器人的其他核心模块上及应用上,希望以更加开放的形式帮助对机器人有需求的公司减少底盘的开发周期和成本,因此在产品的迭代过程中,开放性和易用性是松灵机器人很重视的因素。

HUNTER2.0新品就体现了这种易用性和开放新的特征,在HUNTER2.0上不仅可定制多种高级操作模式(远程驾驶/自动驾驶),用户还可通过CAN总线协议直接与主控通讯,同时提供开源SDK、ROS_PACKAGE,该结构方案为当前适配最多种自动驾驶方案的结构方案。

在此前华为在北京工业大学奥林匹克体育馆举行的荣耀V30发布会上,松灵机器人也联合华为进行了远程驾驶方案的展示:远在上海的SCOUT在北京荣耀V30的远程控制下流畅爬坡、下楼、转弯,展现出卓越的越野性能,也体现了5G传输环境中机器人底盘远程自动驾驶的高可控性和稳定性能。

与此同时,HUNTER 2.0新品的车身四周还预留标准型材孔道,快速搭建顶部负载(传感、工控、IMU、路由、摄像头等)、支持型铝材传感器支架定制设计、支持更高级的自动驾驶系统接入(如ROS、Apollo等)支持完成客户定制和深度的二次开发,保证了机器人的高度灵活性和柔性化作业能力,这也意味着用户只需略懂软件开发和基础的硬件知识,给出设备需要的指令,便可以快速投入应用,而无需考虑底盘本身的硬件开发,这无疑节约了用户时间、提高了效率并且降低了成本,为广泛应用于巡检、探测、运输、教学等场景提供了更多的可能性。

无论从产品功能性上的载重能力、移动速度还是功率等,还是能够外部扩展,提供标准化的协议和接口方便快速进行二次开发,使得这样的产品更像是一个通用的一体化消费品,同时又能不断借助开放性叠加功能,这种1+N的模式或许也成为松灵机器人能够吸粉无数的重要原因。

(来源: Jack 机器人大讲堂)


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