万勋冷知识 | 长时间户外作业,与生俱来的环境抗性是关键

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服务机器人的宿命

就是在人不能待、不想待的地儿

做人不能做、不想做的事儿,并坚持做很久


服务机器人的核心逻辑,在于代替人从事服务类型的作业任务。大体上分为行业服务,例如巡检、维修、勘测、递送、搜救等;以及家用服务,例如清洁、复建、烹饪、教育、娱乐等。


行业服务的共性场景,是长时间户外作业,并通常伴有较为恶劣的环境因素,例如风吹日晒、雨雪泥泞、紫外线辐射等。家用服务的共性场景,是家居环境作业,经常与人力交互,或在清洁烹饪场景中与水油污发生互动。


02

防尘防水只是基本要求


服务机器人能够防尘防水,可以认为是基本的入门要求。在行业应用或家庭应用的绝大多数场景当中,机器人都需要与尘水油污打交道。自身能够具有IPX的环境抗性尤为重要。


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尘水油污不管是在什么场景

都十分常见、无法避免


虽说是基本要求,行业技术已成熟,但传统机器人要实现防尘防水需要从结构到外观进行一系列的设计强化和密封等其他特殊处理,会进一步增加其成本和重量,且需要经常进行维护保养,极其不便利。


传统机械臂所采用的电机齿轮之间存在一定间隙,尘和水进入会导致生锈等问题,本身不防尘防水,而会根据防护等级的需要,对电机进行再加工,通过喷三防漆、加装防护罩、或者整体加壳密封、其它地方采用树脂或胶水密封等方式达到防护的效果,以上处理方式还得考虑散热问题,听起来就相当麻烦,成本明显也更高。


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防水防尘电机内外部防护结构复杂

不便利且成本高


柔韧技术由于自身的核心元件就是密封的加压腔体,天然自带防尘防水的 buff。内部每个柔韧肌肉就是一个密封腔,通过调节压力大小实现自我伸缩和弯曲等形变来产生运动,多个肌肉联结带动整体运动,但凡漏气了便无法运转,可谓天衣无缝。


由于内部天然就是密封的,水和尘无缝可钻,整体防尘防水只需要对外部结构做微小的结构细节调整即可,成本甚至可以忽略不计。


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与传统电机不同,柔韧臂通过气压驱动实现运动

密闭性极强

03

防辐射耐高压,才是真的考验


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防辐射和耐高压

是户外作业必须面对的考验


防辐射是户外长时间作业的机器人的基本要求。日光中含有一定的紫外线,长期暴露在日光下,机器人的本体和电路硬件都要进行抗紫外线强化。一般的塑料和聚合物材料在长期紫外线照射下会发生变性失效,造成机器人无法使用。


户外作业中比较常见的场景,例如电网输电线路,往往伴随有超高电压和电磁辐射,会给机器人的本体造成电离击穿和给电路硬件带来隧穿的毁灭性打击。普通机器人在高辐射环境中会直接宕机,本体材料会老化,芯片控制中心被损毁,摄像头直接黑屏。因此在高压电磁环境下使用的机器人设备,在各个方面都必须经过复杂严格的耐压强化。


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传统机器人要耐辐射和高电压

并不是一件轻而易举的事儿


和传统机器人相比,柔韧机器人的驱动控制及本体分离,负责执行的手臂内不包含任何电路元件,即容易受高压和辐射影响的控制部分被放置在较远的位置,完全不在高压及辐射的影响范围内,甚至不需要经过极端环境的考验,直接避开产生影响的源头,从远程进行操控。


而手臂本体的材料采用强化过的高聚合物,抵抗日光下存在的紫外线、高压、电磁辐射完全不在话下,因此,不管是柔韧机器人本体还是驱动控制,在材料和驱动方式双重创新下,天然抵抗最严酷的环境考验,不需要进行复杂的额外改良。


04

做一个长寿的柔韧机器人

需要从基因入手


由于柔韧机器人的基本单元是柔韧肌肉,主要由高分子聚合物制造而成,因此想获得更长的工作寿命需要从材料开始入手进行开发。


通过不懈努力,柔韧技术的肌肉已经可以实现数百万次的重复使用,在服务场景的典型使用频率下,折合使用年限为3-5年。柔韧机器人的其他组成部分(刚性结构件和硬件电路等)则有10年以上的正常使用寿命。


一方面,科学家和工程师们一直在不懈努力,开发更长寿的柔性材料;但另一方面,由于柔韧肌肉本身的加工成本远低于传统机器人关节,基于目前的生命周期来定期更换肌肉,也可以轻松地让柔韧机器人永葆青春


05

为何防尘防水及耐高压辐射如此重要?

机器人进行户外作业是为了什么?


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现阶段,仍有许多危险性极高的户外作业由人工完成,现有刚性机器人在环境抗性上的不足导致无法完全替代人工。天然防尘防水、抗高压及耐辐射的柔韧臂,在极端环境下显得天赋异禀,坚韧、寿命长,更适合长时间的户外作业,将人真正从危险、复杂、重复性户外作业中释放出来。


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