Команда экспертов из Munro Live совместно с инженерами компании Schaeffler провела детальный технический разбор нового китайского гуманоидного робота Unitree G1. В ходе анализа специалисты изучили внутреннее устройство приводов, системы терморегуляции и конструктивные решения, которые позволили Unitree добиться сочетания функциональности и низкой стоимости, а также обсудили перспективы масштабирования подобных технологий до уровня автомобильной промышленности.
⚙️ Технологии приводов: волновые vs планетарные передачи 1:33
В начале обсуждения Эл Мэки (Al Mackey) из Schaeffler представил портфель решений компании для гуманоидных роботов, отметив, что они покрывают более 50% критических компонентов . Основной спор в современной робототехнике разворачивается вокруг выбора типа передачи для суставов:
- Волновые передачи (Strain Wave/Harmonic Drive):
- Обеспечивают высокие передаточные числа (от 100:1 и выше) при минимальном весе и габаритах .
- Обладают практически нулевым люфтом (backlash), что критично для точности позиционирования в промышленных манипуляторах .
- Недостаток: практически не обладают обратной связью (not back-drivable), что делает их уязвимыми к ударным нагрузкам в коленных суставах .
- Планетарные передачи (выбор Unitree G1):
- Имеют меньшую плотность крутящего момента и более низкие передаточные числа (около 15:1 в данном роботе) .
- Обладают отличной обратной связью (back-drivability), что позволяет управлять роботом через измерение тока двигателя без дорогих датчиков крутящего момента (технология Quasi-Direct Drive, QDD) .
- Недостаток: наличие люфта, который требует программных стратегий компенсации .
Эл Мэки подчеркнул, что Schaeffler оптимизирует свои приводы, используя опыт автопрома для снижения шума и повышения эффективности обратного хода, что отличает их от стандартных индустриальных решений .
🏭 Стратегия Unitree: скорость важнее литья 7:06
При анализе структуры корпуса робота эксперты Munro Live обратили внимание на повсеместное использование алюминиевых деталей, выточенных на ЧПУ-станках (CNC billet parts) .
По мнению специалистов, это указывает на специфическую бизнес-стратегию:
- Time to Market: Использование ЧПУ позволяет мгновенно вносить изменения в дизайн и выпускать продукт, не дожидаясь изготовления дорогостоящих пресс-форм для литья .
- Гибкость разработки: Скотт Уолтер (Scott Walter) отметил, что софт является самым длительным этапом разработки. Unitree предпочли выпустить «железо» как можно быстрее, чтобы начать отладку алгоритмов в реальных условиях .
- Стоимость в Китае: В Китае услуги ЧПУ-обработки значительно дешевле и доступнее, чем в других странах, что делает такой подход экономически оправданным на малых и средних сериях .
Однако эксперты Munro Live не упустили возможности покритиковать Unitree за избыточное количество крепежа . Вместо защелок или интегрированных соединений, ротор и корпус собраны на множестве мелких винтов, что замедляет сборку, хотя и делает робота ремонтопригодным .
🌡️ Терморегуляция и охлаждение: заимствования из IT-индустрии 14:46
Одной из самых интересных находок стала система охлаждения высоконагруженных суставов (коленей). Инженеры Unitree применили технологии, типичные для современных ноутбуков и серверных процессоров:
- Тепловые трубки (Heat Pipes): Полые медные трубки с хладагентом передают тепло от статора двигателя к алюминиевому корпусу за счет фазового перехода жидкости в газ .
- Эффективность: Это позволяет перемещать тепло без существенного перепада температур, превращая массивные детали корпуса в эффективные радиаторы .
- Воздушное охлаждение: В тазобедренных суставах установлены центробежные вентиляторы, которые прогоняют воздух через фрезерованные направляющие в корпусе .
Ведущий канала отметил, что редко можно увидеть охлаждение статора двигателя с помощью тепловых трубок — обычно это решение ограничивается только CPU .
🦶 Инженерия голеностопа: схема RSU и «скелеты в шкафу» 19:25
Скотт Уолтер детально разобрал устройство лодыжки Unitree G1, которая использует схему RSU (Rotary-Spherical-Universal) . В отличие от колена, здесь приводы вынесены выше по ноге, чтобы минимизировать дистальную массу (вес на концах конечностей), что облегчает управление балансом .
Ключевые особенности механизма:
- Карданный шарнир (Universal joint): Обеспечивает две степени свободы — наклон (pitch) и крен (roll) .
- Тяги и распределение момента: Две тяги соединены с двумя разными моторами. Это позволяет суммировать их мощность для прыжка или работать дифференциально для наклона стопы .
- Критика надежности: Скотт выразил опасение по поводу открытого шарнира с консистентной смазкой . По его мнению, такая конструкция быстро выйдет из строя в бытовых условиях из-за пыли и песка, так как на ней отсутствуют защитные пыльники, обязательные для автопрома .
⚡ Электроника и борьба с пульсациями 25:48
Внутри робота обнаружены платы с массивами конденсаторов, подключенные к шине постоянного тока (DC bus) . Поскольку каждый мотор может работать как генератор (при торможении или внешнем воздействии), напряжение в системе постоянно колеблется .
Конденсаторы выполняют роль фильтров:
- Сглаживают пульсации напряжения, делая управление моторами более точным .
- Расположены в пустотах корпуса для экономии места, хотя они сами выделяют тепло и требуют охлаждения .
Специалисты Schaeffler добавили, что для предотвращения проблем с нестабильностью шины критически важно создавать точные «цифровые двойники» компонентов еще до сборки «железа», чтобы избежать месяцев итераций с реальным оборудованием .
📈 Будущее: от $1000 до $100 за привод 30:21
В завершение встречи участники обсудили линейные актуаторы. Эл Мэки продемонстрировал планетарно-роликовые винты (planetary roller screws), которые позволяют развивать огромные усилия в компактном корпусе .
Основные тренды снижения стоимости, по мнению гостей:
- Использование МЭМС-датчиков (MEMS): Schaeffler адаптирует датчики давления из дизельных систем впрыска для измерения усилий в роботах, что в разы дешевле традиционных тензодатчиков .
- Эффект масштаба: Армен и Эл сошлись во мнении, что при переносе автомобильных методов массового производства стоимость одного сложного актуатора может упасть с нынешних $1000 до $100 .
