應用背景

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

產(chǎn)品：Domin S4 Pro電液伺服閥

液壓執(zhí)行器是高性能四足機器人的關鍵使能技術。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節(jié)對于機器人行走、小跑和跳躍至關重要。如果沒有響應靈敏的閥門，步態(tài)就會變得不穩(wěn)定。Domin S4 Pro電液伺服閥能夠為敏捷的四足機器人提供所需的速度和精度。

浙江大學和南昌大學的研究人員構建了一個液壓四足機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器人提供所需的精度和速度。

四足機器人挑戰(zhàn)賽

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

驅(qū)動四足機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、準確地協(xié)調(diào)多個關節(jié)，才能在動態(tài)運動中保持穩(wěn)定。反應遲緩或精度不足會導致步態(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動腿部的重量。這使得循環(huán)速度更快，運動更加靈活。

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

3 毫秒的超短響應時間可實現(xiàn)精準的運動。腿部能夠進行微調(diào)以應對崎嶇地形。

精準控制

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

實際應用成果：液壓四足機器人項目

為了評估四足機器人的控制算法，浙江大學和南昌大學的研究人員搭建了一個液壓機器人腿部測試平臺。該單腿原型機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)動腿部的髖關節(jié)和膝關節(jié)，因為該閥門在速度、精度和占地面積方面實現(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行精確協(xié)調(diào)。

在測試中，這套 S4 Pro 運動控制系統(tǒng)使腿部能夠以 5 度的精度跟蹤目標關節(jié)軌跡。這種精度水平能夠為四足動物在崎嶇地形上提供穩(wěn)定、可編程的步態(tài)。