具身智能的学习 - 完成一个机械臂 第1节

目录

一、什么是具身智能

二、具身智能的技术架构

三、具身智能的挑战

四、具身智能的执行单元

五、步进电机的介绍

六、无刷电机的介绍

七、四两拨千斤的秘密

八、减速箱

九、位置采集的原理

十、Sim2Real仿真


一、什么是具身智能

痛点:AI只存在于虚拟世界。具身智能需要AI进入到我们的物理世界。

具身智能的目标:在不断的试错中进行学习,并自主进化达到可与物理世界进行交互。

具身智能像人类一样有大脑和身体,大脑是AI,身体是机器人的外壳。

案例:通过眼睛观察完成视觉反馈,通过AI的大脑实现决策。

具身智能的核心:交互循环体。

二、具身智能的技术架构

具身智能的四层架构:

第一层:硬件层

第二层:软件层

第三层:算法层

第四层:应用层

三、具身智能的挑战

虚拟世界与物理世界的鸿沟:许多未知的因素。

具身智能的四大挑战:

挑战一:虚拟和真实之间的差别。

挑战二:成本高数据多,很多无效数据。

挑战三:学习能力是死板的学习一个东西。

挑战四:未知的风险,AI的不可知和突然的失控。物理世界的四大挑战。

四、具身智能的执行单元

电机的原理:磁场力的推动。

机器人使用舵机,不用电机。

舵机的原理:

舵机的优缺点:

高精度好用的舵机:总线舵机。

五、步进电机的介绍

步进电机的原理:

步进电机的开环控制:

步进电机的优缺点:

步进电机和舵机的应用场景:

六、无刷电机的介绍

无刷电机的原理:

电动车里的无刷电机:

无刷电机的应用场景:

步进电机和无刷电机的区别:

七、电机的选型

电机的眼睛:编码器,精度高的编码器才能精准定位。

伺服系统的组成:电机+编码器+闭环控制算法。

三种电机的选型:舵机、步进电机、无刷电机。

选择合适的电机应用到正确的场景中。

七、四两拨千斤的秘密

八、减速箱

齿轮间的缝隙会产生"虚位"的问题,导致定位不准。

往齿轮中注油,借助"液压阻尼"减弱晃动问题。

施加弹簧和注入高粘度的阻尼油,过滤微小抖动问题。

九、位置采集的原理

私服系统的灵魂:位置反馈,知道机器人自己走到哪个位置,时刻关注位置参数。

电位器就是滑动变阻器,转动电刷来不断改变电阻。

单片机使用电阻通过欧姆定律计算实际的角度。

舵机使用电位器的优点:

电位器的缺陷:

电位器的替代方案------磁编码器。

成本昂贵的位置反馈头等方案。

碾压电位器的性能:超高精度、无限寿命。

如何简易维修高端电机:

高端磁编码器的优缺点:

电位器和磁编码器的总结:

位置编码器的选型:

1、制作一个简单的教学原型,使用普通电位器和舵机。(自己玩玩)

2、制作一个商业化的高端机器人,使用磁编码器,此时稳定性和寿命性压到一切。(落地的产品)

十、Sim2Real仿真

为什么需要仿真?为了减小试错成本。

虚拟世界的仿真,实时映射物理世界的一切细节。

现实中的仿真案例:航空发动机的虚拟世界。

选择一个仿真平台

仿真案例:英伟达的 Isaac Sim

开发模式的改变:软硬件并行开发。

Sim2Real的仿真实现:

通往具身智能的必经之路:仿真环境

适合入门的仿真:浏览器仿真

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