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[问答] 细品波士顿动力SpotMini-4

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昭惠显圣二郎神 发表于 2022-6-9 17:13:50 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
Spot的内部构造
首先感谢徐博士的翻译，Spot机器人基本参数如下：

细品波士顿动力SpotMini-4 第1张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第2张图片
可以看到上表中列出了Spot的主要参数，从上述参数可以大致分析数机器人的设计思路和所面向的应用场景，首先Spot采用了快拆式的电池设计，电池电源为58.8V与国内常规中型四足机器人的电压标准步态一样，整机续航时间也就1.5个小时

细品波士顿动力SpotMini-4 第3张图片
类似Vision60 Spot在四个大腿上方布置了带子方便搬运，Vision60则是在机体前后两侧，拆开Spot后可以看到其主体机架为一体成型，深度相机和WIFI天线固定于机体侧板上：

细品波士顿动力SpotMini-4 第4张图片
拆解后的Spot零件很多，其大部分模组都没有采用模块化的设计，主要采用螺丝螺母进行固定，没有很多快插和卡扣的设计，比较有特点的是其腿部以整个模组的形式进行拆卸，这对于四足机器人维修来说非常重要：

细品波士顿动力SpotMini-4 第5张图片
而Ghost Robotics的Vision60，则主要以模块化组件进行设计，这样在部件防护能力上更加优秀：

细品波士顿动力SpotMini-4 第6张图片
机架与外壳
Spot的工业造型可以说是四足机器人里的标杆，即具有科幻感有很有工业风，黄色外壳主要采用树脂注塑加工，采用卡扣和简单螺丝进行固定，这样也有利于磨损后的更换，部分连接中还采用了魔术贴！

细品波士顿动力SpotMini-4 第7张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第8张图片
散热结构
书中说到Spot在开机后会有明显的风扇声音，由于整机内部控制和驱动单元的功耗需求都很大，其对散热时大量采用了风扇，对比DJI无人机的内部设计可以看到四足机器人的散热与防护问题确实是工程上非常大的难点：

细品波士顿动力SpotMini-4 第9张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第10张图片
通过常见的风扇来Spot实现了对膝关节电机和内部处理器两个大发热区域的散热，同时在机架部分也考虑了对流设计让热其能从机体腹部离开。

细品波士顿动力SpotMini-4 第11张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第12张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第13张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第14张图片
主机架结构
Spot主体机架和四个腿部模组构成了整个机器人的主要部分，驱动部分的线缆采用内部走线，避免了磨损增大的腿部安全运动范围，同时在机体外壳上设计了很多走线槽。

细品波士顿动力SpotMini-4 第15张图片
不同于低成本四足机器人的立体视觉解决方案，Spot布置了全向的深度视觉感知模组，尤其是在机头部分采用两个Realsense进行重新布置，部分线缆增加了抗干扰的磁珠，不知道这个再工业机器人中是不是比较常用的设计，还是Spot本身工程化水平没达到巅峰：

细品波士顿动力SpotMini-4 第16张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第17张图片
前置相机模组的支撑结构采用了冲压一体成型的铝合金板，并安装12 V × 0.08 A = 0.96 W的风扇进行散热，另外还有前置的状态显示灯：

细品波士顿动力SpotMini-4 第18张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第19张图片
Spot主体机架最有特点的设计就是主机架部分，除了采用超轻高强度的材质外，可以看到机架上布置了各种的散热和支撑结构，另外针对外壳设计的对应的安装螺母，机架的整体结构非常复杂项目MIT那种低成本方案完全不是一个级别，整个机架仅有2.1kg估计也超乎行业内很多结构从业设计人员的想象：

细品波士顿动力SpotMini-4 第20张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第21张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第22张图片
Spot尾部模组比较常规，主要就是充电口、网口和后置深度相机，这个方案也被目前很多的四足机器人产品借鉴，通过两个独立开关区分高低压来保证使用安全：

细品波士顿动力SpotMini-4 第23张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第24张图片
由于主机架内部时凹槽设计，因此主控制器和电池都安装在该部分，为了进行支撑主机架上方需要安装另外一个上板：

细品波士顿动力SpotMini-4 第25张图片
最终可以看到Spotmini在安装完全部主要模组后，前后侧展采用的是悬臂梁结构这也比较满足30kg机器人的设计需求：

细品波士顿动力SpotMini-4 第26张图片
另外之前提到Spot的腿部设计模块化程度很高，基本都是整腿拆卸装配，整个重量仅4Kg，那我们计算一些主机架2kg，4条腿16kg，电池4kg，则仅主体结构部分Spot重量为22kg，可以看到其对重量的约束是非常严苛的了：

细品波士顿动力SpotMini-4 第27张图片

细品波士顿动力SpotMini-4 第28张图片
Spot采用了双编码器的设计，并做了一点的防尘防水设计，但总体防护性能还是不满足军工的需求，本书作者就是由于Spot落水后损坏，拆开后各个部分都存在了积水：

细品波士顿动力SpotMini-4 第29张图片
总结
可以看到Spot虽然已经具有了完善的工业设计，但在防护性能上任然有所缺陷，不过从其内部整体的结构和工艺设计来说已经是目前整个四足机器人领域领先的水平，但就我个人而言其设计的集成度、电气一体化程度和工程化程度可能项目DJI10年工业无人机设计的产品还是有一些差距，当然也有可能是机器人平台类型的不一样。


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标签：安装无人机基本参数机器人波士顿
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