松灵自主导航复合机器人亮相ICRA2021,一站式配齐,让你更懂研发!

2021-06-02     机器人大讲堂

如果说移动是上半场机器人生态拓展的基础支撑,那么复合就是下半场机器人价值竞争的根本条件。

 

机器人应用发展早期以点位移动为核心,追寻自主移动以实现搬运等简单任务,但随着传感器、视觉、导航系统、定位系统等技术的发展,已经到了追求更细节性场景化运用能力的阶段。

 

很多研究者在机器人的实际应用中也发现,面对工业农业的不同场景和复杂动态环境,迫切需要解决例如动态位姿、误差补偿等更多细节性难题。

 

可以说,机器人的研究也已经从广泛硬件的基础学习阶段过渡到了聚焦细分场景进行专精研发的阶段。

 

这一阶段急需一个更具灵活性和通用性的最小系统单元,能让场景深度研究和二次开发创新更为简单。

 

松灵针对这部分机器人研发需求,继此前发布的Autoware自动驾驶开源套件和强大的Ranger Mini底盘后,松灵机器人在本次ICRA2021上,重磅发布了最新的研究成果——自主导航复合机器人。


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与松灵先前发布的任何一款全地形底盘不同,此次全新发布的这款履带式自主导航复合机器人首次兼具了移动和执行两种属性,并为用户提供了一个更全方位的研究生态闭环新选择。

 

▍细化研究的最小单元

 

先来看一张车辆平台的整体架构图:



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可以看到,这款一体化新品,主体由下半部分的移动性底盘和上半部分的执行单元两部分组成,下半部分是令人眼前一亮的履带式底盘。

 

在这个机器人的上半部分执行机构,结合移动性能优越的底盘,集成了Robosense的RS-LiDAR-16激光雷达、遨博AUBO-i5机械臂、大寰AG95关节自适应电爪和英特尔实感深度摄像头D435i,同时还有多个相应计算单元,这种全面的产品体系,形成了一个最小的完整机器人系统单元。


 

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具体看来,在避障模块使用的RS-LiDAR-16激光雷达,能通过1个激光头同时发射高频率激光束对外界环境进行持续性的扫描,经过高速数字信号处理技术和测距算法提供三维空间点云数据及物体反射率,可以让机器看到周围的世界,为整体定位、导航、避障等提供了有力的保障,相当于机器人的眼睛。

 

而在执行机构,采取AUBO-i5机械臂,AUBO-i5自重24kg,是一款可与人近距离配合作业的协作机器人,其末端最大负载为 5kg,臂展为 1008mm,可满足工作范围在 886.5mm 以内的作业任务,相当于机器人的手臂。

 

在夹持单元上,采取的是大寰AG-95 电动夹爪,AG-95拥有两个自适应平行机械关节手指,每个关节手指由多个连杆机构和一个弹簧组成,可以与一个物体进行多达5个接触点的接触,关节手指可以很好自动适应它们所抓取的物体形状,这部分相当于机器人的手指。

 

在机器人末端的视觉单元上,采取的是结合深度感应功能和惯性测量单元(IMU)的英特尔实感深度摄像头D435i ,惯性测量单元可提供额外的数据集合以完成出色扫描能力,主要应用于机器人技术的操作系统(ROS)获取机器人位置信息,从而帮助机器人实现精准作业,相当于机器人的小脑。

 

计算单元采用了 Intel core i5 -8500T,六核六线程 2.1GHz 主频,最高可以支持 16GB 内存,配置 512GB 固态硬盘,相当于机器人的大脑。

 

可以说,松灵本次发布的自主导航复合机器人,涵盖了位置感知、定位、计算、决策、规划、运动等多方面的软硬件,具备非常强的全面性。

 


同时也可以看到,这些产品基本都是市场上较为成熟的产品,并且已经有大量企业用户正在使用,松灵工作人员表示,这样做是由于考虑到研究与产业的融合性,目前松灵的整套自主导航复合机器人都是采用的市场产品,并通过ROS这一开源的架构体系进行软硬件整合以及深度开发,从而使得自主导航复合机器人的覆盖面更广,在未来从研发到产业也更能具备适应性。研发更贴合产业发展,能让研究人员更容易把握市场产品形态。

 

这种成熟性带来的优势也非常明显,秉持着开发教育的理念,和此前发起对于Autoware的适配类似,松灵的这套产品定制开发完成后,相关开源代码也将随之附送,Autoware让许多研发者更加快速进入到无人驾驶的赛道,相信这款自主导航复合机器人也能让更多研发者站在成熟的产品体系上,聚焦更细化的研究领域,结合产业共享更多的可能性。

 

▍超强底盘支撑

 

这款自主导航复合机器人除了完善的上半部分,在松灵这套系统中,也提供了不同的选择,松灵目前展示了多个底盘方案,而展会现场展示的这款像小坦克的底盘配件,名为BUNKER,是目前松灵的一款具备高负载的履带式底盘体系产品。

 

底盘这部分相当于机器人的腿脚,从外观上来看,整体设计上,BUNKER采用一体前倾设计,设计风格则是明显的硬朗工业风。据了解,BUNKER的底盘配备了2组650W的无刷伺服电机,采取左右独立驱动,能提供极强动力及差速自转能力,在悬挂上所采取克里蒂斯悬挂的同时,还左右独立搭配了多组避震器,为其提供了更强的稳定性,而装备自重仅仅只有130KG。



极强的动力和悬挂特性,体现到BUNKER身上则是优越的攀爬能力,极大的负载,以及避震性能。据了解,BUNKER履带间距为105mm,但越障能力能达到170mm,机身高度仅为383mm,通过能力可见一斑,甚至能够负载完成36°楼梯等高坡度的攀爬。

 

IP52(可升级54))的防护等级则让BUNKER能够胜任各种野外复杂环境,拓展更为广泛的应用场景,例如可用于包括巡检勘探、救援排爆、特种拍摄、特种运输等特种机器人的场景开发,也可以实现在田野或果园采摘蔬菜和水果,在矿场中执行高难度危险系数较高的任务,可以说是一款全能型行业应用的底盘。



在负载上,单独BUNKER底盘的额定自旋载重为60KG,额定行进载重为80KG,为用户预留除了较大的自主开发空间,而在通讯接口上,秉承松灵一贯的开放性,采取标准CAN/232串口,同时采用ROS这一开源机器人操作系统,让开发更为简单。目前通过搭配机械臂,底盘可实现各种环境下的协调合作,性能优越,还可根据用户需求更改抓取目标,使用范围广阔。

 

值得一提的是,上半部分的自主导航协作机器人目前可搭配松灵Scout2.0和Bunker两款移动底盘,未来也会给了用户更广泛选择。

 

▍拓展与未来

 

机器人的研究与技术创新从来不是一件易事,我国的机器人教育刚刚起步,大多数高校的机器人教育仍然处于软硬件学习的初级阶段,机器人深度研究,往往受限于集成成本与学习时间,研究与创新覆盖面也还未深入产业。作为一个专业跨度大,细分领域广泛的新行业,机器人研究者解决实际产业问题的能力稍显不足,未来仍然需要大量差异化、细节化的锻炼和培养。

 

松灵自主导航复合机器人这样一个全面且闭环的最小系统研究单元,无疑更能节省研究人员时间,让研究创新回归教育教学本质,让研究能够分工并细分出更多可能性。例如专业的机器人自主定位感知研究、专精的机械臂柔性抓取领域研究,甚至机器人对不同农业产品的抓取姿态研究,这种领域的细分无论对于针对性研究还是产业对接,都会更加容易产生研究成效,也让教育更能够实现人才的针对性方向拓展。

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