世界首台会“出汗”的机器人【陈荣专栏-】
【摘要】在最近的世界机器人大会上,日本JSK实验室的研究人员展示了一个好办法--让机器人出汗。
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之前我介绍过大名鼎鼎的大狗机器人,不过很遗憾,还没开始服役,大狗机器人就被美军放弃了,原因是噪音过大,太容易暴露自己和士兵的位置,成为活靶子。
(图1、踹不倒的大狗机器人)
其实,除了噪音过大,困扰机器人研发领域的另一大难题,是散热。尤其是"大狗"或者"Altas"这种电机众多、机械构造复杂、能量消耗大的高级拟物/人机器人。
(图2、Altas人形机器人)
毕竟,如果从硬件和机械构造来说,这些机器人,实际上还是一台超级大功率电脑,你的台式机和笔记本都得搞几个风扇散热,更不用说这种大功耗电脑了。
(图3、看到那几个风扇了吗)
不过,为了吸引关注,攻城狮们在晒这些牛叉的机器人时,绝对不会把机器人身体里那些硕大的风扇展示出来。而且,也不会告诉你,它们一般只能玩个1~2个小时,就得关机冷却,休息。
现在这个问题似乎有了解决方案。在最近的世界机器人大会上,日本JSK实验室的研究人员展示了一个好办法--让机器人出汗。
是的,和人一样,出汗散热。
先来看看他们家的机器人--Kengoro。
(图4、 Kengoro)
一双充满好奇心和洪荒之力的大眼睛。
来看看全身。
(图5、完全拟人化的设计)
身高170厘米。体重56KG,完全的人形机器人,骨骼架构以及那几条黑乎乎的健硕"股四头肌"……
这些类人骨骼架构和"肌肉"可不只是用来看看的,他们真的很"人类"。
(图6、复杂的电机和关节控制)
除了众多的液压传动结构、电路系统、控制器,Kengoro还有108个电机,能够实现114个方位的动作。
114是个什么量级?对比下,上面那个会打太极的Altas机器人,也只有28个方位的动作。
(图7、胳膊灵活)
胳膊可以模仿人类的大部分关节转动。
(图8、喂喂喂~)
还很强壮……
(图9、连做俯卧撑)
在这种关节和强度支撑下,连做11分钟的俯卧撑都没问题。
上百个电机和控制器,连续做11分钟俯卧撑,这功耗如果没有散热系统,分分钟就得因为负载过大、机器过热爆掉。
加装散热是必然的,但岛国实验室的研究人员没有采用传统的风扇散热,那密集的骨架和肌肉棒子里面也不好再安装一套水冷水管散热,于是他们想出的新方法,就是模拟人体的散热方式--"出汗"。
(图10、带细密毛孔的骨架材料)
看到这些带细密毛孔的材料了吗?它就是Kengoro所使用的骨架材料,因为没有皮肤,所以散热毛孔就做在了这些与电机相连的金属骨架上。
这些骨架是由3D打印的铝合金制成,原料则是被激光烧结过的铝粉,冷却后,就会形成密度不易的毛孔骨架。
(图11、通过出汗散热)
骨架内部是空心的,注有水,水在电机发热后,慢慢从骨架的毛孔中渗透出来,挥发带走热量,原理就和人类排汗一模一样。
从散热效果测试来看,这种被动散热方式虽然还是比不上加风扇和水冷,但优点是成本更低,也不会让机器人有额外的重量负担和造型挑战。
当然,和人类一样,既然要排汗,就得补水。Kengoro还是比较耐旱的,一搪瓷缸的无离子水,就能让它运行半天,也算高效。
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