機器人的大事件，INNFOS團隊研發(fā)出超低成本高性能機器人關節(jié)

“智能新生態(tài)，開放新時代”2019世界機器人大會于8月20日-8月25日，在北京亦創(chuàng)國際會展中心舉辦。

INNFOS作為高端機器人的智能柔性執(zhí)行器方案提供商，攜自主研發(fā)的全系列智能柔性執(zhí)行器SCA(Smart Compliant Actuator)參展。其展位更是有六軸機械臂、六足機器人、四足機器人、Delta機器人等多個機器人，吸引了眾多觀眾和媒體的關注。

在機器人行業(yè)中，只要需要讓機器人動起來就會用到驅(qū)動模塊。舵機因其性能太弱常常應用于航模和玩具機器人，伺服電機因其體積過大、剛性過強而更多的應用于工業(yè)機器人。在超低性能的舵機和超高性能的伺服電機中間出現(xiàn)了很大的斷層。

INNFOS SCA的出現(xiàn)正好解決了這一難題。它高度集成了伺服電機、伺服驅(qū)動，編碼器和減速器，具有高度集成、高精度、總線控制、大扭矩輸出、易使用性等多重特性。INNFOS SCA的售價均在萬元以內(nèi)，降低了高端機器人硬件成本，在發(fā)布之初就受到了業(yè)界的廣泛關注。

然而，令業(yè)界更加興奮的一件事是，INNFOS又發(fā)布了SCA親民版——QDD Lite系列。INNFOS展品中的六軸機械臂、六足機器人、Delta機器人關節(jié)均由QDD Lite系列執(zhí)行器搭建。

QDD Lite系列器為INNFOS SCA執(zhí)行器的入門系列，它將INNFOS SCA標準版的部分金屬結(jié)構(gòu)件，替換成了INNFOS自主研發(fā)的強化復合材料，利用多材料結(jié)合生產(chǎn)制造工藝加工而成。

QDD Lite系列有三個型號，分別為QDD Lite-EL20，QDD Lite-NE30和QDD Lite-PR60。最小型號的QDD Lite-EL20執(zhí)行器售價在千元以內(nèi)，價格和舵機相近，但其性能卻非舵機這一量級可比。

在一些簡單的控制系統(tǒng)中，如電動玩具等，都是采用舵機作為其執(zhí)行機構(gòu)。舵機的控制方式較為簡單，因此它給產(chǎn)品帶來的局限性也很大。而QDD Lite系列相比于舵機，存在多方面的優(yōu)勢。

以控制方式為例，舵機以一般以PWM通信為主，主機通過脈寬調(diào)制向舵機發(fā)送角度信息。但此種通信方式是開環(huán)的，舵機是否完成指令，何時完成指令，以及運動速度等等信息是不得而知的。然而在很多應用中，整個運動控制過程中的實時位置、速度、扭矩等數(shù)據(jù)都需要能得到的，這也就注定舵機無法提高產(chǎn)品的等級特性。

舵機只有一種控制方式，即位置(角度)控制，無法滿足其他模式下的應用，并且沒有任何的安全保護措施。長時間堵轉(zhuǎn)或過載極其容易造成舵機的燒毀，甚至引發(fā)火災。若將執(zhí)行機構(gòu)換成能夠閉環(huán)控制的傳統(tǒng)伺服電機，則無論是在成本還是體積上都是小型產(chǎn)品所難以承受的。

QDD Lite系列執(zhí)行器不僅體積小巧，而且擁有一套完整的伺服控制系統(tǒng)，高度集成的電路中，擁有穩(wěn)定高效的控制能力。執(zhí)行器內(nèi)部內(nèi)置一顆高性能多核浮點運算處理器，專門用來處理電機的運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)實時的高精度控制。

QDD Lite系列執(zhí)行器擁有標準的工業(yè)伺服系統(tǒng)，如電流模式、速度模式、位置模式等等，具備過壓保護、過流保護、過載保護，堵轉(zhuǎn)保護等多種 保護功能，進一步提高產(chǎn)品的可靠性。其完全閉環(huán)的控制方式，在控制精度和執(zhí)行性能上完全不是舵機能夠比擬的。QDD Lite系列即解決了舵機控制精度不夠的問題，也解決了伺服器成本高和體積大的問題，是小型產(chǎn)品開發(fā)應用的最佳選擇。

從運動范圍來看，舵機的通信方式較為簡單，傳輸?shù)男畔⒘恳彩钟邢?。因此舵機的運動范圍一般小于一圈，在眾多的玩具產(chǎn)品中這個范圍是大體夠用的，但如果應用場所稍微在復雜一些，受限的運動范圍就會捉襟見肘。不僅如此，應用了舵機的控制系統(tǒng)每次在初始化時都需要將舵機歸位，因為控制系統(tǒng)無法在上電時獲取其具體位置。

QDD Lite系列執(zhí)行器擁有±127圈的運動范圍，在電流或速度模式下，運動范圍不受限制。這就大大擴展了其應用場所，既能實現(xiàn)高精度的位置控制，也在連續(xù)運動下控制其運動速度。執(zhí)行器在其控制系統(tǒng)中內(nèi)置了一顆低功耗控制器用以記錄當前位置數(shù)據(jù)，主機在開機后直接讀取就能得到當前的位置，無需再進行歸位操作。

除此之外，舵機采用的供電電壓大多是固定的，如5V，15V等。對電壓的精準度要求較高，需要提高專門的電源為其供電。QDD Lite系列執(zhí)行器的供電范圍為24-45V，擁有舵機所不具備的寬電壓輸入，這意味著供電設備的可選范圍大大增加，降低了電源適配的難度。

總而言之，無論是在控制方式、運動范圍，亦或是供電方式上，QDD Lite系列執(zhí)行器都比舵機更有優(yōu)勢，成為行業(yè)內(nèi)低成本高性能、性價比超高的消費級產(chǎn)品，大大降低了高端機器人本機研發(fā)成本，降低了INNFOS SCA的消費門檻。

有業(yè)界人士認為，INNFOS發(fā)布的QDD Lite系列執(zhí)行器，或因其低成本高性能特性，甚至有望取代舵機市場。盡管這樣猜測還有待驗證，但從目前機器人硬件市場的情況來看，QDD Lite系列的出現(xiàn)的的確確解決了舵機的很多問題。對于機器人硬件行業(yè)來說，這將是一件無限利好的事。