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曉舞R2新品融入航天設計靈感,勇敢重塑家庭機器人基站結構

2022年9月21日,我國迎來載人航天工程立項30週年,環顧30年來的航空發展史,中國載人航天已經將14名23人次航天員送入太空,而發展戰略中的前兩步已經初步完成。在已經實現的戰略中,最引人矚目的除了航天器的發射,航天員的出艙活動,還有空間交會的對接。

資料顯示,自2011年來我國首次實現空間交會對接以來,迄今為止我國已經實施了10次對接,成功率100%,是世界上第三個獨立掌握太空交會對接技術的國家。而2021年5月30日的天舟二號貨運飛船交會對接天和核心艙,全程只用了8小時,備受矚目。

空間交會對接包含精準定位+對接兩個步驟。航天器的雷達發射鐳射到空間站的回射器和光點上,以獲取空間站的距離及其反射光源資料,透過系統演算法最終得出二者的相對座標系,校準航天器的位置以到達航天器與空間站的中位線,最後透過對介面的結構配合完成對接。

從航天技術到工業運用

空間交會對接的精準定位技術目前廣泛用於空間站、空間實驗室、空間通訊和遙感平臺等大型空間設施在軌裝配、回收、補給、維修以及空間救援上。

而家用清潔機器人就常見此技術身影。目前市場上常用的掃地機器人返艙原理主要有紅外訊號定位、藍芽定位以及超聲波定位等。其中使用最廣泛的為紅外訊號,目前市面大部分的掃地機器人都是用此原理。

此原理和航天器返艙精準定位原理類似,基站的紅外訊號燈發出訊號,主機接收到訊號,在運動過程中實時計算與基站的相對位置,並以基站為目標點,導航到基站前。再透過基站中間的紅外訊號燈和雷達探測出基站的中線位置,以及主機跟基站的精確距離,然後把主機精準運動到預設的基站門前位置,進行返艙。

但除了基礎的紅外訊號定位原理外,與航天對接步驟類似,對接的過程中需要結構的輔助才可以完成100%對接。拿國際空間站的IDA對介面為例,該介面為國際標準對介面,由軟對接和硬對接結構組成,軟對接包含一個軟對接環,裡面有一個引導花瓣,有3個撞瑣的撞扣,硬對接有12組硬對接鉤子和3組硬對接插銷,當飛船與空間站處預設距離後需要二者的對接結構相互輔助,在這個過程中如果單個結構對接準確度不夠就會導致對接失敗,難以實現太空中的空間穿越。

曉舞R2新品融入航天設計靈感,勇敢重塑家庭機器人基站結構

而掃地機器人的主機透過鐳射測距進行路徑校準導航至基站的中位線後,基站對接結構也影響著對接的準確度。

市面上大部分可自動洗拖布、烘乾拖布的掃拖機器人主機在返艙路程到達中位線後,只需要按照後臺演算法規定的線路返艙即可為機器人充電、洗拖布,烘乾拖布等工序,基站結構更為常規,市面上已經有成熟的案例可參考實現。

但當主機機身上有清水汙水盒,需要返回基站進行補水清汙,同時還要實現充電、自動洗拖布、烘乾拖布功能怎麼辦?如何在實現主機返艙後保證一切工序正常運作?這意味著主機底盤和基站底盤需要有相應的對接結構,在現有底盤結構無法支撐的情況下,重鑄結構就需要提上日程。

新結構,困難的挑戰

家庭智慧機器人公司甲殼蟲智慧旗下產品曉舞全自動洗地機器人擁有獨特的6P全自動迴圈洗地核心技術,透過重鑄機器人底盤,自主研發了機身清水、汙水盒和高速旋轉的履帶式拖布,讓機器人實現掃吸噴拖刮收6個功能,相比傳統的掃地機器人多了刮汙水,回收汙水的環節,讓機器人的清潔效果更勝一籌。

而機器人底盤重鑄功能增多,意味著基站的功能需要根據機器人做相應的調整,相比傳統的基站,曉舞的基站多了給機器人補充清水、抽汙水的功能。因為涉及到加水排水,這對整個管路的密封提出極高要求,絲毫的錯位都會引起密封不良,繼而導致加排水失效或者效能下降。

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因此挑戰來自於,如何在一個動作中,同時把充電、加水、排水,總共5個對介面都準確地對接好。這意味著基站的內部必須有相應的連線結構,且返艙過程主機和基站結構的對接需要達到高度準確才可以實現自動補水清汙功能,反之則會導致機器人無法正常運轉。

為此,曉舞研發團隊在滿足基站洗烘拖布,充電功能的基礎上在基站內部設計了3個凸起的對介面,增加了4個限位輔助輪,並且在基站的斜坡設計了2個凹槽,3口4輪2凹槽構成了曉舞產品獨特的基站對接結構。

曉舞R2新品融入航天設計靈感,勇敢重塑家庭機器人基站結構

當曉舞透過紅外訊號系統導航至基站附近,基站中間的紅外訊號燈和雷達會探測出基站的中線位置,以及主機跟基站的準確距離,然後把主機準確運動到預設的基站門前位置,進行倒車返艙。透過凹槽時機器人的尾部會抬起,4個限位輔助輪就會輔助機器人進行快速對接,類似空間站對介面的引導花瓣做輔助對接作用,最終機器人尾部的3個對介面同時對接,讓基站的補水清汙得以順暢運轉。

相比傳統的基站設計,這是一次艱難的創新過程。

據悉,為實現此功能,曉舞研發團隊曾進行過多次結構設計,光基站手板就打過7次,而市面的掃地機器人在正式啟動產線前大部分只有4次手板。據悉,甲殼蟲智慧雖然是個成立不足2年的初創團隊,但在技術研發上已經掌握多項技術專利,創始成員皆有成熟的行業技術經驗,曾被投資機構稱為“家庭服務機器人夢之隊”。

曉舞R2新品融入航天設計靈感,勇敢重塑家庭機器人基站結構

如果說航天交會對接是“天地”對話,那機器人和基站的對接可以定義為“人機”對話和輔助共生的關係。技術創新帶來的是機器人的回家之路更順暢,而作為家用清潔機器人,XWOW曉舞全自動洗地機器人憑藉6P全自動迴圈洗地技術以及獨特的基站構造,讓地板清潔效果更進一步。乾淨的地板,省心的清潔體驗解放使用者雙手的同時,也給使用者帶來了更多感官上的愉悅體驗。

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