行業(yè)簡介    

人形機(jī)器人是具有與人類似的身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動方式的智能機(jī)器人，其技術(shù)難點(diǎn)在于盡可能模仿人的各類場景下“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”的過程，涉及仿生感知認(rèn)知、生機(jī)電融合、人工智能、大數(shù)據(jù)云計算、視深導(dǎo)航、運(yùn)動控制等各領(lǐng)域的尖端技術(shù)，從早稻田研發(fā)的WABOT到特斯拉Optimus二代，各項技術(shù)在逐步走向成熟與商業(yè)化，人形機(jī)器人行業(yè)得到迅猛發(fā)展，在這個浪潮中我國的科技公司也取得了顯著的成就。比如優(yōu)必選、傅利葉、小米，其中優(yōu)必選的成功上市也對這個行業(yè)起到了極大促進(jìn)作用。

痛點(diǎn)

雖然這個行業(yè)在大踏步前進(jìn)，但是依然有其痛點(diǎn)問題，A公司是國內(nèi)人形機(jī)器人行業(yè)的頭部企業(yè)，之前使用國外友商（美國V公司）的IMU產(chǎn)品，但動輒上萬的價格以及出口管制策略使其無法大規(guī)模應(yīng)用在人形機(jī)器人領(lǐng)域，與此同時，客戶幾乎測試了國內(nèi)所有百元級/千元級甚至萬元級的IMU產(chǎn)品，但性能表現(xiàn)始終無法滿足要求，具體表現(xiàn)為不能精準(zhǔn)且及時地反饋機(jī)器人的運(yùn)動姿態(tài)（俯仰/橫滾角），運(yùn)動過程中存在漂移（航向角），超核電子作為早期關(guān)注姿態(tài)感知在人形機(jī)器人行業(yè)的應(yīng)用的公司，也研發(fā)了相關(guān)產(chǎn)品并且一直與頭部公司聯(lián)合調(diào)試，最終得到認(rèn)可。我們的HI14R5系列產(chǎn)品不僅在性能上可以滿足要求，甚至超過國外友商，而且價格只有其五分之一。

應(yīng)用挑戰(zhàn)

人形機(jī)器人的應(yīng)用場景屬于幾乎無靜止環(huán)境，高動態(tài)，始終存在沖擊加速度的嚴(yán)苛應(yīng)用環(huán)境，這種環(huán)境對IMU的動態(tài)精度指標(biāo)挑戰(zhàn)最大。挑戰(zhàn)1:嚴(yán)苛的動態(tài)姿態(tài)精度要求，IMU作為其平衡的傳感子系統(tǒng)，對動態(tài)精度要求極高，放在其他應(yīng)用場景下不易察覺的動態(tài)精度誤差在人形機(jī)器人上會被放大導(dǎo)致機(jī)器人無法正常行走甚至摔倒。大部分市面上IMU用戶手冊上的姿態(tài)角動態(tài)精度標(biāo)的都很高，如0.01°甚至0.001°，但實(shí)際差之甚遠(yuǎn)，之所以標(biāo)這么高，主要是因?yàn)榇隧椫笜?biāo)在客戶的各種工況運(yùn)動過程中很難量化測量。挑戰(zhàn)2:長時間的動態(tài)穩(wěn)定性，人形機(jī)器人應(yīng)用環(huán)境屬于長時間無靜止，始終存在高動態(tài)，高加速度沖擊的環(huán)境，如果IMU內(nèi)部姿態(tài)融合算法做的不好，會出現(xiàn)長時間運(yùn)行后俯仰/橫滾角，誤差慢慢變大甚至發(fā)散的情況，表現(xiàn)為一開始幾分鐘內(nèi)姿態(tài)精度還不錯，但隨著時間推移，IMU輸出的姿態(tài)精度越來越差，經(jīng)過1小時甚至更長的時間后，姿態(tài)角誤差大到已經(jīng)無法滿足控制要求。一般表現(xiàn)為人形機(jī)器人不受控制/摔倒/停不下來。

解決方案

HI14R5內(nèi)部使用經(jīng)過多年實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)累積的卡爾曼融合算法，內(nèi)部實(shí)時估計陀螺儀和加速度的各種誤差項，使得即使在嚴(yán)苛的工況條件下，任然可以輸出相當(dāng)準(zhǔn)確的姿態(tài)角，數(shù)據(jù)輸出延遲極低，對于俯仰角/橫滾角 無長時間累計誤差且動態(tài)精度始終保持在極佳的狀態(tài)，并且兼顧航向角低漂移。

HI14R5的特點(diǎn)

• 可以實(shí)時估算陀螺儀和加速度的各種誤差項
• 高動態(tài)精度以及高動態(tài)穩(wěn)定性
• 500Hz數(shù)據(jù)輸出(原始數(shù)據(jù)/姿態(tài)數(shù)據(jù)均可達(dá)到)，接受定制1000Hz
• 陀螺儀零偏不穩(wěn)定性1.76 deg/h
• 加速度計零偏不穩(wěn)定性21ug