是德科技产品在具身机器人关节电机供电系统测试中的应用

随着具身智能快速发展，其应用逐步从实验室迈向各行各业，高速动态运动能力成为核心性能指标，在应急搜救、特种巡检领域具备广阔前景。机械结构与运动控制持续迭代的同时，供电系统逐渐成为制约高速机型实用化的关键短板。

国内科研团队不断挑战机器人速度极限，机器人的百米竞速，已经把两足碳基动物甩到身后；北京亦庄机器人半程马拉松的记录，更让长跑爱好者望尘莫及。

无论是短跑还是半程马拉松，都在考验机器人的感知和协调能力，特别在快速奔跑中，设备会出现动力衰减、过热保护停机等问题。因此，稳定和高速运行，必须攻克供电系统的一系列难题。

高速奔跑工况下，具身机器人供电链路面临多重挑战。

其一

关节电机负载波动剧烈，落地冲击、姿态调整带来瞬时扭矩爆发，峰值功率可达平均功耗数倍，非线性功耗特征极易引发母线电压扰动，影响伺服控制稳定性。

其二

机载锂电池受重量与空间约束，持续脉冲高倍率放电会造成电压跌落、电芯温升加剧，增大老化与热失控风险。

其三

电机、驱动芯片与电池同步产热，机器人内部密闭狭小，散热能力不足，温度极易触及保护阈值，迫使机器人主动降速。电机、电池、热管理系统深度耦合，单一零部件静态测试难以还原整机真实工况。

为此需要搭建一体化测试体系。

一方面开展关节电机多工况功耗测试，模拟不同速度、步态下交变负载，以及电池所处的不同状态，同时采集电压、电流、温度数据，梳理行走、高速奔跑、冲击工况下的功耗规律，明确供电系统持续功率与峰值功率设计边界。

另一方面开展动力电池参数辨识，提取等效电路模型参数，构建电池模型；将实测标定的电机负载模型与电池模型联机模拟，完整复现机器人运动全过程，模拟电池动态供电表现、电压变化与温升趋势。

为了探究电机供电系统的特性，我们在实验室构建了一套测试平台，用来测试市场上采购的机械臂进行。

测试设备包括

RP5923A 回馈式源载系统，80V/80A/4KW，这个源载系统非常适合机器手臂的测试

a) 源、载一体：在驱动机器手臂时输出能量；在手臂减速时回收能量。

b) 可以产生任意波形，模拟总线电压变化

c) 对电池进行测试，获取电池模型，进而模拟电池供电

为RP5923A 配备了两套软件

a) PW9252A先进电源系统软件：用于电源控制， 电压电流波的捕获和长期功耗记录和分析

b) PW9253A 电池测试和电池模拟器软件：用于电池模型提取、测试电池充放电和循环充放电， 以及模拟电池的输出特性

EXR108A 8通道示波器，配置CAN总线的解码能力

RP5900系列馈网式源载系统

EXR系列示波器

在这个测试平台上，我们进行了以下几项测试，用视频分享给大家。

01三种不同供电方式下电流和母线电压波形

第一种：双向电源供电 – 演示测试过程中，电源输出能量和吸收能量的过程

第二种：电池供电 – 利用电池组给机械臂供电， 观察其与理想电源供电之间的差别

第三种：电池模拟器供电 – 利用电池模拟器来模拟电池组，实现接近实际工作场景下的供电能力

02功耗分析 – 分析每一次机械臂运动中吸收的能量和减速中回馈的能量

03总线解码 – 用示波器检查CAN总线的数据， 以及在工作异常状态下的码流

总结

整套联合测试方案，实现从孤立部件测试向机电耦合系统验证转变，能够指导电池选型、驱动电路优化与整机热管理设计。随着具身机器人速度与续航要求持续提高，电机与供电系统匹配研究愈发关键，将推动高机动具身机器人早日实我们现稳定常态化作业。

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