這,是蛇年春晚的頂流機(jī)器人 H1,憑借一手丟手絹的絕活,火遍了大江南北。
這,是一款能側(cè)空翻、會(huì)鯉魚打挺的人形機(jī)器人 G1,十八般武藝無一不精。
這,是能載人、空翻、越野,爬山穿水,到處撒歡的升級(jí)版工業(yè)機(jī)器狗 B2-W。
而這些刷屏全網(wǎng)的機(jī)器人/狗其實(shí)都來自同一家公司——宇樹科技(Unitree),但在它們聲名鵲起之前,宇樹便早已靠著四足機(jī)器狗在業(yè)內(nèi)打出名號(hào),上過牛年春晚,也曾亮相于超級(jí)碗、亞運(yùn)會(huì)、冬奧會(huì)等盛會(huì)。
宇樹旗下的機(jī)器狗種類繁多,有面向消費(fèi)級(jí)的 Go 系列,也有科研級(jí)的 A 系列和工業(yè)級(jí)的 B 系列。
其中,在主流電商平臺(tái),Go2 目前起售價(jià)接近 1 萬塊,與一張普通顯卡的價(jià)格相當(dāng),這個(gè)價(jià)位也讓其更像是一款面向市場(chǎng)的、相對(duì)高端的消費(fèi)電子產(chǎn)品:
Go2 Air:適合輕型應(yīng)用和家庭使用。
Go2 Pro:增強(qiáng)功能可滿足更高的任務(wù)要求。
Go2 Edu:作為學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái),服務(wù)于教育目的。
或許正是因?yàn)?Go2 價(jià)格相對(duì)「親民」且定位貼近大眾,知名維修網(wǎng)站 iFixit 也將目光投向了這款機(jī)器狗,并特別邀請(qǐng)了機(jī)器人專家 Marcel Stieber 對(duì)其進(jìn)行了一次深入的拆解。
機(jī)器狗上「手術(shù)臺(tái)」,得先斷電
上「手術(shù)臺(tái)」前,安全措施必不可少。
卸電池是標(biāo)準(zhǔn)流程,拿出機(jī)器狗側(cè)腰處的電池組,擰開幾顆梅花(Torx)螺絲并取下電池倉蓋后,便能看到內(nèi)部用于連接頂部電量指示燈的 Pogo Pin 接口。
將電池組從塑料外殼中滑出,其結(jié)構(gòu)一目了然:包含主接口、充電端口接口,以及若干用于導(dǎo)電的大銅條,這點(diǎn)用料還算扎實(shí),能減少發(fā)熱。
電池管理系統(tǒng)(BMS)則位于電池組后部,并通過 Pogo Pin 與外部的電量指示燈相連。這種接口可以方便地將 BMS 的信號(hào)傳遞到電量指示器,從而讓用戶能夠直觀地看到電池的剩余電量。
Go2 的標(biāo)配電池電量為 8000mAh,續(xù)航時(shí)間約為 1–2 小時(shí),最長(zhǎng)可選 15000mAh,日常玩玩還行,真要干活可能不太夠。電池組的核心由 32 節(jié) 18650 電芯陣列組成,也是比較成熟和常見的電芯類型。
根據(jù)標(biāo)識(shí),其生產(chǎn)日期為 2024 年 3 月 6 日。
移除固定 BMS 電路板的螺絲并小心將其翻開,可以看到下方的充電管理芯片以及一塊連接各電池串(標(biāo)記為 BT1 至 BT8)的子電路板。不過,BMS 芯片上的型號(hào)標(biāo)記似乎被激光蝕刻掉了,無法識(shí)別具體型號(hào)。
耐用的幕后功臣,是這些「便宜貨」
卸掉頂蓋的螺絲并取下外殼。
首先映入眼簾的則是一個(gè)小型的散熱風(fēng)扇,左上方是一塊無線通信板,標(biāo)有 GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))連接點(diǎn)和另一個(gè)天線接口,由同軸電纜的連接方式,專家推測(cè),這可能集成了 Wi-Fi 功能。
此外,我們可以看到一個(gè)以太網(wǎng)接口,但這并未為用戶專門設(shè)計(jì),它更可能主要是用于工廠調(diào)試、故障排除或內(nèi)部維護(hù)。
另一個(gè)發(fā)現(xiàn)則是 XT30 連接器。
這是一種小型、高電流電源連接器,廣泛應(yīng)用于需要大電流傳輸?shù)膱?chǎng)景,如無人機(jī)、航模、電動(dòng)工具、戶外電源等。在硬件調(diào)試過程中,可以作為一種備用電源輸入途徑,允許在沒有電池的情況下為主板供電進(jìn)行調(diào)試。
主處理單元區(qū)域清晰可辨,其外觀及配備的散熱管和散熱片都與英偉達(dá) Jetson 板有相似之處。此外,還可以看到多個(gè)預(yù)留的風(fēng)扇接口和一些調(diào)試端口。
主板上還集成了多個(gè)用于連接電機(jī)或執(zhí)行器的高功率連接器。
事實(shí)上,在這款機(jī)器狗內(nèi)部,這種布基膠帶的使用相當(dāng)普遍,目的也很明確,機(jī)器狗磕磕碰碰很正常,而膠帶可以固定線纜,防止連接器松脫。
拆解進(jìn)行到前部傳感器,需要先小心地剝離覆蓋在其上的布基膠帶,然后使用撬棒謹(jǐn)慎地?cái)嚅_兩個(gè)電纜連接器,由于這種細(xì)小的連接器比較脆弱,撬棒下手必須穩(wěn)、準(zhǔn)、輕。
在檢查前部頭部模塊時(shí),塑料外殼上明顯存在裂縫,顯然,這款機(jī)器狗平時(shí)沒少摔,好在這種損傷多數(shù)不影響功能,用環(huán)氧樹脂填充一下就可以,成本也不高。
在視頻的結(jié)尾,專家繼續(xù)對(duì)主板區(qū)域進(jìn)行更深入的拆解。
又是一頓拆拆拆等常規(guī)操作,依次小心拔出連接 GNSS 模塊(接收全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)信號(hào))、MCU(推測(cè)為微控制器)等部件的連接器,并細(xì)心地貼上標(biāo)簽以防后續(xù)混淆。
繼續(xù)移除連接電機(jī)的高功率連接器(標(biāo)有 C-, C+ 等)、連接電池的主電源連接器以及一個(gè)小的電池通信連接器。
移除主板上的另一個(gè)散熱風(fēng)扇后發(fā)現(xiàn),該區(qū)域還預(yù)留了更多風(fēng)扇安裝位。
這么設(shè)計(jì)的好處是,更高配的機(jī)器狗版本由于配置更高,(比如有更強(qiáng)的處理器),它就會(huì)產(chǎn)生更多的熱量,這時(shí)候就需要更多的風(fēng)扇來散熱。
不過,裝更多風(fēng)扇也有壞處:風(fēng)扇多了,就會(huì)吸進(jìn)更多灰塵,還會(huì)用更多的電。這樣一來,要么需要更大的電池來供電,要么機(jī)器狗的續(xù)航時(shí)間就會(huì)變短。
接著,移除兩個(gè) RF (射頻) 連接器,同樣做好標(biāo)記,以確保后續(xù)正確連接。
擰下所有固定主板的螺絲,小心地將其從底盤上取下。移除主板后,便可看到固定底盤上下兩部分的螺絲,將它們?nèi)繑Q下后,即可分離底盤,一覽無余。
最貴,但也最安全
激光雷達(dá)(Lidar)是 Go2 感知環(huán)境的關(guān)鍵。
其工作原理通過發(fā)射激光并測(cè)量反射光的回波時(shí)間來繪制周圍環(huán)境地圖,實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)。
簡(jiǎn)單來說,機(jī)器人利用預(yù)設(shè)的光速信息和高精度計(jì)時(shí)器,計(jì)算激光從發(fā)射到接收反射信號(hào)的時(shí)間差,從而判斷物體的距離和形狀。
Go2 搭載的是宇樹自家的 Unitree 4D LiDAR-L1。 這是一款 4D 激光雷達(dá)(3D 位置+1D 灰度),它具有實(shí)現(xiàn)每秒 21600 次的高速激光測(cè)距采樣能力,可探測(cè)最近 0.05 米、最遠(yuǎn)距離 30 米的物體(90% 反射率)。
L1 內(nèi)置 IMU(慣性測(cè)量單元),工作溫度范圍為 -10℃ 至 60℃,其通過轉(zhuǎn)接模塊連接 Type-C 接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和供電,視場(chǎng)角(FOV)擴(kuò)展至水平 360°,豎直 90°,可實(shí)現(xiàn)半球形視場(chǎng)角的三維空間探測(cè)。
在拆卸 Lidar 模塊之前,需要擰下固定模塊保護(hù)籠的四顆螺絲。
這個(gè)由厚實(shí)焊接鋼材制成的保護(hù)籠,顯然是為了在機(jī)器狗跌倒或撞擊時(shí)保護(hù)內(nèi)部昂貴的傳感器—— 要知道,僅這顆 LiDAR-L1 的成本就可能占到整機(jī)售價(jià)的五分之一以上。
隨后,移除隱藏在腿部下方的一顆額外螺絲,斷開連接線纜,以釋放并拆下整個(gè) Lidar 模塊。
Lidar 模塊的結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸:外圈的主旋轉(zhuǎn)軸由下方電機(jī)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)水平掃描;內(nèi)部的次級(jí)旋轉(zhuǎn)軸(帶有一個(gè)反射鏡)快速旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)垂直方向的掃描切片。兩者結(jié)合,提供環(huán)境的 3D 視圖。
在這里,需要補(bǔ)充一個(gè)細(xì)節(jié)。
在學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域,4D 通常指的是在三維空間(X、Y、Z 軸)的基礎(chǔ)上增加時(shí)間維度(T)。例如,在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,4D 激光雷達(dá)不僅要提供物體的三維位置信息,還要能夠追蹤物體在時(shí)間上的運(yùn)動(dòng)變化。
雖然 Unitree 4D LiDAR-L1 自稱為 4D 激光雷達(dá),但這里的 4D 是指 3D 位置信息加上 1D 灰度信息,與傳統(tǒng)意義上的 4D(3D + 時(shí)間)并不完全一致,所以也難怪專家認(rèn)為這個(gè)命名多少有些營銷的噱頭。
倒立行走的秘密,藏在這里
Go2 機(jī)器狗全身共有 12 個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)。
這些電機(jī)分布在機(jī)器狗的四肢關(guān)節(jié)處,使其能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的動(dòng)作,如跳躍、伸懶腰、握手,甚至倒立行走、自適應(yīng)翻身起立、翻越攀爬等復(fù)雜步態(tài)。
根據(jù)觀察,專家判斷每條腿包含三個(gè)電機(jī):分別控制髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)(大腿部分),還有一個(gè)驅(qū)動(dòng)小腿伸縮。
擰下固定外側(cè)腿部電機(jī)組件的螺絲,將其與上部腿部分離,可以看到電機(jī)和連接器。一個(gè)有趣的設(shè)計(jì)是螺絲孔之間交替放置了多個(gè)電容器。
關(guān)節(jié)連接處采用了互鎖齒輪機(jī)制,接觸面是 CNC 加工的金屬表面,以確保力傳導(dǎo)的強(qiáng)度,外部的塑料「領(lǐng)圈」則主要起到將兩部分固定在一起的作用。
這種設(shè)計(jì)可能是故意而為之,當(dāng)受到極端外力時(shí),塑料件或某個(gè)連接點(diǎn)會(huì)先斷裂,從而保護(hù)更昂貴的核心部件(如電機(jī)和主板)免受損壞,降低維修成本。
再次被膠水折騰完,斷開連接電機(jī)的三個(gè)連接器。
連接器本身帶有防呆設(shè)計(jì),后續(xù)可以避免插錯(cuò)。 通過手動(dòng)伸縮腿部,肉眼可以觀察到內(nèi)部電機(jī)通過齒輪減速器驅(qū)動(dòng)小腿運(yùn)動(dòng),提供了相當(dāng)大的扭矩。
iFixit 的拆解并未深入到腿部?jī)?nèi)部,但他們利用 Neptune CT 掃描儀進(jìn)行了透視觀察。在腿部與髖關(guān)節(jié)連接的地方,兩個(gè)部件通過金屬與金屬的接合方式互相連接。
連接方式很結(jié)實(shí),主要的力量(比如機(jī)器狗跑跳或者負(fù)重時(shí)產(chǎn)生的力量)就是通過這個(gè)連接點(diǎn)傳遞的,這也印證了之前的判斷。
遛「Go」也是遛狗,好用也有趣
拆解完畢后,專家給出的結(jié)論是,這款機(jī)器狗集成化程度很高。
模塊化設(shè)計(jì)也是個(gè)優(yōu)點(diǎn),理論上壞了哪個(gè)模塊換哪個(gè)。所有東西都連到一塊主板上,簡(jiǎn)化了布線,但也意味著主板一旦出問題,影響范圍可能很大。
膠水問題前面吐槽過了,雖然能夠加固,但也確實(shí)給第一次維修添堵,但熟悉上手后,倒也能接受,更重要的是,由于大量使用連接器而不是硬焊接,大大降低了維修門檻。
圖片來自宇樹科技官網(wǎng)
腿部(尤其是易磨損的足端,可通過螺絲更換)設(shè)計(jì)考慮了可替換性,甚至可能支持現(xiàn)場(chǎng)維修。部件(如同側(cè)或?qū)蔷€的腿部)之間可能存在通用性,便于更換或使用回收部件。
整體架構(gòu)則相對(duì)簡(jiǎn)單明了(主板、傳感器、電池),所有部件和接口并不算復(fù)雜,有助于故障排查。拆解還發(fā)現(xiàn)了為 Pro 版和教育版預(yù)留的空間,可安裝更強(qiáng)大的計(jì)算模塊和額外風(fēng)扇。
可以說 ,基于模塊化和連接器的設(shè)計(jì),Go2 具備一定的可維修性。至少理論上,你不需要為了換個(gè)小零件就把整個(gè)機(jī)器狗拆得稀巴爛。不過,實(shí)際操作難度是另一回事。
當(dāng)然,Go2 也并非沒有設(shè)計(jì)上的缺點(diǎn)。
專家也指出,激光雷達(dá)埋得太深,更換麻煩;頸部結(jié)構(gòu)看著單薄。機(jī)器狗的使用環(huán)境決定了它必然會(huì)摔、會(huì)撞。這些看似脆弱的部分,能否扛得住這些日積月累的摔倒碰撞?都值得打個(gè)問號(hào)。
最后,如果你正考慮入手一臺(tái) Go2,希望這份拆解報(bào)告能給你提供一些參考。而作為一款萬元級(jí)的四足機(jī)器狗,Go2 的確是個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)。
它談不上完美,比如續(xù)航和耐用性還有提升空間,但它已經(jīng)足夠好用、足夠有趣。畢竟,遛「Go」也是遛狗,還沒有狗毛滿地飛的煩惱 。
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