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幫全人類開掛

第六十二章 機(jī)械手臂

幫全人類開掛 電腦修得好 2103 2020-09-10 00:01:49

  PS這一章前半段是無聊的科普

  伺服電機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)制造的基礎(chǔ),自從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來,芯片就在各個行業(yè)逐漸取代人類。

  已經(jīng)被取代的職業(yè),我們大都很陌生,比如電話接線員,比如銀行數(shù)據(jù)核對員。

  最初被搶走飯碗的的行業(yè),大都是只與數(shù)據(jù)有關(guān),這些好理解,比數(shù)據(jù)處理能力人永遠(yuǎn)都贏不了計(jì)算機(jī)。

  但很快,計(jì)算機(jī)開始能接手一些精細(xì)的人力勞動。

  而伺服電機(jī)則是在物理層面讓計(jì)算機(jī)獲得行動能力的橋梁。

  不同于普通電機(jī),通上電就開始飛快地轉(zhuǎn)動起來,用來做飛機(jī)還有汽車的動力很合適,但用他們來精確控制手臂的移動則比較牽強(qiáng)。

  而伺服電機(jī)則完全不同,首先它可不是直接接上電池就轉(zhuǎn)的那種,而是需要連接一個小芯片控制的驅(qū)動主板,驅(qū)動主板再和計(jì)算機(jī)的電路相連接。

  通俗點(diǎn)說伺服電機(jī)是和計(jì)算機(jī)融為一體的。

  因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上巨大的差別,伺服電機(jī)可以在得到計(jì)算機(jī)的一個脈沖命令后,旋轉(zhuǎn)極小極其精確的一個角度。

  這就是伺服電機(jī)和一般動力馬達(dá)的不同,它擅長于根據(jù)命令旋轉(zhuǎn)指定的角度,可以非常精確,同時轉(zhuǎn)到這個角度后,就死死地卡在那個角度一動不動,直到接收到新的命令。

  動力馬達(dá)通上電就轉(zhuǎn),斷掉電之后會繼續(xù)因?yàn)閼T性轉(zhuǎn)一段時間,并且無法確定最終停下來的。

  可伺服電機(jī)不一樣,它就算在不轉(zhuǎn)的情況下,也需要通電并且消耗電能,并牢牢地保持在那個角度,就算用手掰也沒用。

  只有接收到計(jì)算機(jī)的命令后,才會根據(jù)這個命令轉(zhuǎn)動指定角度,同時計(jì)算機(jī)能實(shí)時地確認(rèn)伺服電機(jī)當(dāng)前角度。

  伺服電機(jī)的發(fā)展已經(jīng)有幾十年了,對其性能的追求主要表現(xiàn)在準(zhǔn)與狠上面,也就是精度與力量,另外就是需要穩(wěn)定性極高長期工作不出差錯,以及震動要小,速度倒是一個其次的指標(biāo)。

  伺服電機(jī)做到了低速狀態(tài)下的精確控制,機(jī)械手臂因此才能得以出現(xiàn)。

  另外航模中用到的所謂舵機(jī),其實(shí)就是個低端的伺服電機(jī),它也是最常見的伺服電機(jī)系統(tǒng)。

  大一些的伺服電機(jī)被廣泛運(yùn)用到現(xiàn)代的全自動工廠里,也被視為未來的人形機(jī)器人的核心部件。

  但是人形機(jī)器人的發(fā)展卻趨于停滯,這是因?yàn)榈侥壳盀橹梗軌蚍诺饺诵螜C(jī)器人關(guān)節(jié)處的伺服電機(jī)在力量這個指標(biāo)上都敗給了同樣重量級別的人類。

  梁實(shí)誠見過一塊身材擬人的人形機(jī)器人,可惜只能爬,不能走。

  市面上能走的機(jī)器人,基本上關(guān)節(jié)處都被夸張地放大了,而且因?yàn)槭褂昧颂卮笈ちΠ嫠欧姍C(jī),某一個屬性的提升需要削弱其他屬性,因此在行動上顯得僵持卡頓。

  人形機(jī)器人就算支撐起自己的重點(diǎn)都是一件苦難的事情。

  所以對于機(jī)器人力大無窮這個想象,可能是一種錯誤的觀念,關(guān)鍵和這樣的人形機(jī)器人一樣的大型動物在力量上完勝之。

  更加悲觀的是,實(shí)際上國外廠家在伺服電機(jī)的研發(fā)上是很下功夫的,也就是現(xiàn)在市面上能買到的伺服電機(jī)已經(jīng)非常成熟。

  并且性能已經(jīng)很難增長,達(dá)到了物理上的極限。

  或許人形機(jī)器人這條路上,目前唯一的路徑伺服電機(jī)這條路可能走不通。

  雖然人形機(jī)器人幾十年沒突破性進(jìn)展,但是在工廠的這個領(lǐng)域,機(jī)械手臂卻如日中天。

  想要屬性非常好的伺服電機(jī),力氣大,精度高,就必須用更大更重的伺服電機(jī),不過工廠中一個機(jī)械手臂單獨(dú)固定在一個臺子上并沒有什么問題。

  只是以目前的狀況來看,伺服電機(jī)帶動自身重量是一件困難的事情。

  當(dāng)然那種放大版的巨型機(jī)器人就算做出來,基本也是一碰就倒,站都站不起來。

  盡管是這樣,但伺服電機(jī)依然是人類目前能拿得出手的最好的機(jī)械手臂核心零件,雖然國內(nèi)也能生產(chǎn),但是組裝汽車用的大型超高精度,高穩(wěn)定性,伺服電機(jī)卻依賴于進(jìn)口。

  不僅如此,配套的齒輪軸承等零件依然需要進(jìn)口,機(jī)械手臂關(guān)節(jié)越多,誤差累積越大,對每一個零件的精度要求更高。

  在伺服電機(jī)和高精密零件部分,國內(nèi)每年都要用掉巨額的外匯給領(lǐng)邊的島國。

  基礎(chǔ)的零件想要再自己沖突造,是很難得到突破性進(jìn)展的,如果一個零件在市場上已經(jīng)銷售了幾十年,那么這幾十年生產(chǎn)它們的公司,差不多已經(jīng)把它們優(yōu)化到了極致。

  伺服電機(jī)以及高精密加工,這兩條路都是非常困難的,于是梁實(shí)誠另有一個大膽的想法。

  重頭開始,拋棄精度,開發(fā)一款大扭力的電機(jī),甚至放棄一定的穩(wěn)定性,同時使用多組共同工作。

  再在機(jī)械手臂的末端增加各種傳感器,雖然整體精度很差,但自己知道自己錯在哪,不停地進(jìn)行修正,最終也能確保手臂準(zhǔn)確無誤。

  甚至整個機(jī)械手臂系統(tǒng)都不需要高精密零件配合。

  于是當(dāng)整個凌動公司的高層都急得像熱鍋上的螞蟻的時候,梁實(shí)誠卻悠閑地又成立了一家小的科技公司,為了掩人耳目,對外宣稱為機(jī)械假肢開發(fā)公司。

  主營業(yè)務(wù)為,發(fā)展機(jī)械假肢,機(jī)械外骨骼系統(tǒng),以及人形機(jī)器人。

  當(dāng)然這些都是為了招募人員的需要,給公司弄上的一個酷一點(diǎn)的頭銜。

  因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)之初,就放款了很多指標(biāo),放棄精度,于是不僅縮短了研究的時間,降低了產(chǎn)品成本。

  而且還有了意外發(fā)現(xiàn),那就是新的機(jī)械手臂系統(tǒng)可以在保證力度的同時,做得比較小,重量比較親。

  這樣一來,掛在公司介紹簡介上的目標(biāo),好像可以順帶完成。

  在開發(fā)出汽車工廠使用的大型機(jī)械手臂原型機(jī)后,梁實(shí)誠依舊沒有放棄對這家公司的支持與投入,轉(zhuǎn)而讓他們,繼續(xù)專研小型化方向。

  一切看似十分順利,但最終卻遇到了一個問題。

  這個放棄硬件本身的精度,利用傳感器修正的思路,本身是好,但是控制起來卻很麻煩。

  工廠里的電腦只能執(zhí)行事先用軟件設(shè)定好的Gcode路徑程序,無法根據(jù)實(shí)際情況來實(shí)時調(diào)整,也就是說這套機(jī)械手臂不能用一般的電腦來控制。

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