機(jī)器人總是能快速執(zhí)行可預(yù)測(cè)的、一致的動(dòng)作，但最近一個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模卻打破了紀(jì)錄！三菱機(jī)器人 TOKUI 快速精確同步運(yùn)動(dòng)測(cè)試機(jī)器人（簡(jiǎn)稱 TOKUFASTbot）剛剛獲得了一項(xiàng)世界紀(jì)錄，以最短的時(shí)間破解了傳奇的魔方。
雖然名字很長(zhǎng)，但這個(gè)機(jī)器人僅用0.305秒就解答了這個(gè)著名的難題！
三菱伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)器人組件僅用 0.305 秒就解決了魔方問(wèn)題！圖片由三菱工廠自動(dòng)化公司提供
復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制
有些數(shù)字對(duì)于我們?nèi)祟悂?lái)說(shuō)很難理解。當(dāng)然，我們有諸如兆、吉、毫和微等數(shù)字的前綴，但如果你停下來(lái)思考這些數(shù)字的龐大規(guī)模，你就會(huì)驚嘆于技術(shù)在大尺度和小尺度上都取得了多大的進(jìn)步。
為了在如此短的時(shí)間內(nèi)解決魔方這樣的難題，旋轉(zhuǎn)魔方的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)必須具有令人難以置信的力量和精度。這確實(shí)證明了三菱運(yùn)動(dòng)控制硬件的實(shí)力。
在深入研究此類項(xiàng)目的技術(shù)細(xì)節(jié)之前，請(qǐng)先觀看視頻，該視頻展示了魔方解決方案的實(shí)時(shí)視圖，然后是超慢動(dòng)作版本，讓您確信它確實(shí)通過(guò)實(shí)際運(yùn)動(dòng)命令解決了魔方問(wèn)題。這里沒(méi)有視頻編輯，只有老式的工業(yè)硬件！
運(yùn)動(dòng)硬件
運(yùn)動(dòng)是電機(jī)的唯一工作，在這種情況下，只有使用伺服電機(jī)才能實(shí)現(xiàn)這種速度的精度，其中編碼器連接到電機(jī)，提供有關(guān)位置的實(shí)時(shí)反饋。
但挑戰(zhàn)不僅僅在于電機(jī)。發(fā)出命令后，它會(huì)被發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器會(huì)直接將電流輸出到電機(jī)，然后等待編碼器返回信號(hào)。如果通信、運(yùn)動(dòng)、反饋甚至控制算法出現(xiàn)任何延遲，每個(gè)單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)都會(huì)花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間。
這些伺服電機(jī)的設(shè)計(jì)允許在 0.009 秒內(nèi)完成 90° 旋轉(zhuǎn)，不到 1/100 秒即可完成四分之一旋轉(zhuǎn)。根據(jù)一些工業(yè)旋轉(zhuǎn)數(shù)字，這大致相當(dāng)于電機(jī)的 1650 RPM，這對(duì)控制工程師來(lái)說(shuō)并不是什么大問(wèn)題。
然而，真正令人驚嘆的是，這一轉(zhuǎn)四分之一的加速和減速曲線（以及穩(wěn)定時(shí)間）都是在平均速度時(shí)間內(nèi)完成的。
視覺(jué)傳感和算法
在開(kāi)始動(dòng)作之前，必須進(jìn)行一些編程。就像人類拼圖操作員可能會(huì)檢查不同的方塊并預(yù)測(cè)攻擊計(jì)劃一樣，計(jì)算機(jī)也必須遵循相同的計(jì)劃。
在本例中，人工智能技術(shù)被用于規(guī)劃動(dòng)作。然而，機(jī)器人比（大多數(shù)）人類的優(yōu)勢(shì)之一是能夠同時(shí)旋轉(zhuǎn)立方體的兩個(gè)相對(duì)面。大多數(shù)人一次只會(huì)執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作。他們可能很快，但能夠?qū)α⒎襟w的相對(duì)面做出兩個(gè)獨(dú)特的動(dòng)作而不影響或與另一面發(fā)生沖突的能力卻很少見(jiàn)。
對(duì)工程師的啟示
與往常一樣，我們努力找出這對(duì)控制工程師意味著什么。也許解決魔方不在您的公司 2024 年第三季度的目標(biāo)之列，但更快的生產(chǎn)速度和更少的錯(cuò)誤肯定是首要任務(wù)！
三菱在提高運(yùn)動(dòng)技術(shù)的速度和精度方面不斷取得進(jìn)展，這樣的演示可以以人們更容易理解的方式強(qiáng)調(diào)這些成就，為此，我們向他們致敬。
做得好，你這個(gè)解謎小機(jī)器人！