應(yīng)用案例：正確的選擇——Domin伺服閥如何助力四足機(jī)器人實(shí)現(xiàn)敏捷操控

應(yīng)用背景

像波士頓動力公司（Boston Dynamics）的Spot這樣的四足機(jī)器人正因其在包裹遞送、巡檢、搜救和娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用而日益普及。憑借類似動物的四足運(yùn)動能力，四足機(jī)器人能夠靈活地穿越崎嶇不平的地形，而輪式機(jī)器人則寸步難行。

產(chǎn)品：Domin S4 Pro電液伺服閥

液壓執(zhí)行器是高性能四足機(jī)器人的關(guān)鍵使能技術(shù)。與電動執(zhí)行器相比，液壓執(zhí)行器能夠在緊湊輕巧的封裝中提供更高的功率密度和抗沖擊能力。這使得每條腿都能舉起重物，并吸收跳躍和奔跑帶來的沖擊。精確控制這些液壓關(guān)節(jié)對于機(jī)器人行走、小跑和跳躍至關(guān)重要。如果沒有響應(yīng)靈敏的閥門，步態(tài)就會變得不穩(wěn)定。Domin S4 Pro電液伺服閥能夠?yàn)槊艚莸乃淖銠C(jī)器人提供所需的速度和精度。

浙江大學(xué)和南昌大學(xué)的研究人員構(gòu)建了一個液壓四足機(jī)器人原型來評估控制算法。然而，平穩(wěn)地控制眾多液壓腿部關(guān)節(jié)卻極具挑戰(zhàn)性。本案例研究探討了 Domin S4 Pro 伺服閥如何為其敏捷的四足機(jī)器人提供所需的精度和速度。

四足機(jī)器人挑戰(zhàn)賽

大學(xué)研究人員研發(fā)的四足機(jī)器人模仿動物的四足運(yùn)動，在崎嶇、傾斜或沙質(zhì)地形上比輪式機(jī)器人擁有更佳的機(jī)動性。然而，控制眾多主動關(guān)節(jié)卻十分復(fù)雜。每條腿都須準(zhǔn)確地循環(huán)切換不同的關(guān)節(jié)姿態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)行走、小跑、奔跑或跳躍。任何失誤都可能導(dǎo)致機(jī)器人失去平衡。

驅(qū)動四足機(jī)器人移動的液壓腿部驅(qū)動器也帶來了控制上的挑戰(zhàn)。閥門須快速、準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)多個關(guān)節(jié)，才能在動態(tài)運(yùn)動中保持穩(wěn)定。反應(yīng)遲緩或精度不足會導(dǎo)致步態(tài)搖晃、效率低下。這就要求伺服閥須具備高帶寬、快速響應(yīng)和緊湊的尺寸，才能安裝在腿部。

Domin S4 Pro 優(yōu)勢

超輕量化

Domin S4 Pro 閥門僅重 250 克，更大限度地減輕了運(yùn)動腿部的重量。這使得循環(huán)速度更快，運(yùn)動更加靈活。

高帶寬

S4 Pro 閥門帶寬超過 120 Hz，提供靈敏的控制。腿部反應(yīng)更快，從而保持穩(wěn)定性。

高功率密度

S4 Pro 閥門體積小巧卻動力強(qiáng)勁，可提供 12 升/分鐘的流量。腿部能夠產(chǎn)生更大的動力。

快速響應(yīng)

3 毫秒的超短響應(yīng)時(shí)間可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的運(yùn)動。腿部能夠進(jìn)行微調(diào)以應(yīng)對崎嶇地形。

精準(zhǔn)控制

高的伺服性能使四足動物能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜而穩(wěn)定的步態(tài)。S4 Pro 閥門可精確控制腿部的運(yùn)動軌跡。

實(shí)際應(yīng)用成果：液壓四足機(jī)器人項(xiàng)目

為了評估四足機(jī)器人的控制算法，浙江大學(xué)和南昌大學(xué)的研究人員搭建了一個液壓機(jī)器人腿部測試平臺。該單腿原型機(jī)擁有與四足動物肢體相同的三個自由度。

他們選擇 Domin S4 Pro 閥門來驅(qū)動腿部的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)，因?yàn)樵撻y門在速度、精度和占地面積方面實(shí)現(xiàn)了平衡。這些閥門連接到一個定制的控制板，該控制板根據(jù)壓力傳感器和編碼器的反饋進(jìn)行精確協(xié)調(diào)。

在測試中，這套 S4 Pro 運(yùn)動控制系統(tǒng)使腿部能夠以 5 度的精度跟蹤目標(biāo)關(guān)節(jié)軌跡。這種精度水平能夠?yàn)樗淖銊游镌谄閸绲匦紊咸峁┓€(wěn)定、可編程的步態(tài)。