新闻处 集团国际采购部
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來自 Faulhaber 的 4 極無刷電機,用於 Toyota 夾持器頭

事实上,在机器人开发和人工智能上,开发团队完全是业余水平。于是,他们利用业余时间从零开始学习,不断试错,研发出了第一代CUE,同年秋天成功实现罚球功能。

项目得到了来自丰田内部和外部大量的积极反馈,公司决定将其作为正式项目继续下去。开发完成六个月后,第一代CUE升级为CUE2。这一次,机器人自己两脚站立,从三分球区域投篮,惊艳所有人。CUE开发团队的挑战一直持续到了CUE3和CUE4。

用于丰田机器人与人类的 Faulhaber 4 极无刷电机

CUE项目的障碍

CUE项目面临着许多障碍。首先,机器人必须测量自身到篮筐的距离,计算出得分球的轨迹,并算出该如何投球。要做到这一点,需要精准的投篮动作。要协调控制每个关节中安装的所有电机,并精确控制每个电机(位置、速度和扭矩),以产生精准的投篮动作。CUE根据篮球运动员的体型设计,安装在关节处的电机尺寸有限,无法安装大型电机。因此,为了让小电机产生足够大的力投篮,必须协调控制安装在每个关节(包括腿部、下背部和手臂)中的电机将力放大,并在投篮动作期间将力传递给球。

换句话说,在投篮动作中,每个电机的位置、速度或扭矩控制的一个微小误差都会导致动作偏差,无法投中。因此,防止误差极其重要。由于瞄准投篮时,机器人站立的位置不同,到篮筐的距离也不同,因此对力进行细微调整至关重要。为根据精确的动作轮廓执行动作,每个电机必须高响应、高功率,且体积小巧。FAULHABER电机在解决这一问题中发挥了积极作用。

CUE2尝试投进三分球

第一代CUE在罚球线成功得分,CUE2则改进为自己两脚站立,在距离篮筐6.75米的三分线外投篮。随着投篮距离的增加,投篮动作中最微小的误差都会产生重大影响。因此,动作中最轻微的偏差都会导致无法从三分线(比罚球线远2.5米左右)得分。

在CUE2的开发中,电机高功率输出是主要问题,而FAULHABER的4490 B系列无刷直流伺服电机因尺寸和功率被列为候选产品之一。在投篮动作中,多个电机同时受到控制,电机必须更加努力地运转以瞬间产生大量扭矩。尽管有困难,但基于FAULHABER工作曲线的热仿真结果证实CUE2有足够的散热设计,该电机也被认定能够承受使用。

起初,因控制器参数调整不到位,电机时有损坏。不过,项目还是到了CUE2成功投出三分球的阶段,并在一场日本职业篮球赛的中场休息时进行了展示。

來自 Faulhaber 的 4 極無刷電機,用於 Toyota 夾持器頭

升级到CUE3和CUE4

CUE3的开发基于一个新概念:机器人左手接球时,进入投篮位置并尝试得分。CUE3进行了这一展示后,团队收到了挑战吉尼斯世界纪录的邀请。

在为挑战吉尼斯世界纪录做准备时,CUE最初一次投篮前需要约一分钟准备时间,进一步改进后,能以每12秒一次的速度准确投篮。

连续投篮次数超过1000次时,参照东京奥运会和残奥会,挑战的目标设为2,020次投篮。挑战开始6小时35分钟后,喜悦的时刻终于到来。

CUE3获得了“人形机器人(辅助)连续罚篮次数最多”的吉尼斯世界纪录:2,020次投篮。

继CUE3创造了罚篮吉尼斯世界纪录后,CUE4的目标定为挑战三分球大赛。三分球大赛是将25个球沿三分线五个投篮点各放五个,球员在指定时间内比拼成功投篮的次数。CUE4迅速移动到投篮点,抢球,进入投篮位置,投进三分球,令现场观众兴奋不已。CUE4采用FAULHABER最近推出的4221 BXTH系列全新外转子无刷扁平电机,具有抓球的新功能。FAULHABER将继续接受新挑战,期待CUE未来的发展。

产品

扁平直流无刷电机
4221 ... BXT H
外转子技术,带外壳
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数据表
直流无刷伺服电机
4490 ... B
两磁极
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数据表

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