第二只虫子的难点,是攻克系统工程,让它说真话。
而在这个充满摩擦,温度,噪声的现实物理世界里,让一台由无数零件拼凑起来的机器说出真话,比让它走起来,难上百倍。
……
下午两点,吃过午饭小睡了一觉的江临开始收拾比足端压力更让人抓狂的东西。
IMU。
如果说足底的压力传感器是个喜欢用物理滑移来撒谎的骗子,那IMU就是个患有神经衰弱的敏感肌。
敏感本来是它的本职工作。
通过内部微机械结构,它能精准记录机身在三维空间里的横摆、俯仰、微小的震动,以及每一次跌倒时的瞬时冲击G值。
可问题在于,如果你把这个敏感的神经元固定在错误的位置,它就会把主轴电机的电磁高频振动,某颗M3螺丝没拧紧的松动,甚至是某根数据线在风中拍打机架的震颤,统统误认为是机身的姿态变化。
江临在这个小小的硅片上,经历了三次痛苦的迭代。。
他遵循了物理学中最直观的逻辑,把IMU贴在机身的几何中心,也就是底盘的正中央。
位置绝对准确。
可是那个功率高达150W的直流无刷主轴电机,就在它旁边不到五厘米的地方。
主轴一通电开始旋转,哪怕机器还没落地,上位机里的数据波形直接炸裂。
高频的电磁噪声和电机的机械共振,顺着刚性底盘全传了过来。
机身明明稳如老狗,屏幕上的姿态曲线已经疯得象在跳迪斯科。。
秉着惹不起躲得起的原则。
他用3D印表机打了一个尼龙小架子,把IMU挪到了远离底盘和电机的上层空间。
电机噪声确实小了,波形平滑了不少。
但江临还没来得及高兴,一落地测试就原形毕露。
尼龙支架太薄,悬臂太长,机器只要迈开腿走路,整个机身带动的低频晃动,让那个小支架自己开始产生共振颤斗。
最终,IMU记录下来的根本不是真实的机身整体姿态,而是那个破支架在空中疯狂的帕金森抖动。。
江临动了真火。
他用6061硬质铝合金搓出了一个极厚、硬的固定底座,然后攻了几个极紧的螺纹孔,把IMU锁在上面。
这一次,刚性绝对足够,数据瞬间干净得象教科书里的示例。
然后就是这块沉重的实心铝块,增加了机身上半部分的质量分布。
机器的整体重心被凭空拔高了12毫米。
当这台机器再次爬上那些非重复间距板时,因为重心的改变,侧倾风险明显增加。
记录系统,再一次无情地改变了被记录的物理对象。
江临冷静地把这三次测试、三组截然不同的数据图表并排放在屏幕上。
第一组:被电机高频噪声污染的假姿态。
第二组:被支架低频自振污染的假姿态。
第三组:很干净,却让机器变得更容易摔倒的假数据。
三条路,每一条都不完美。
但这就是工程学,不用在真空球形鸡的假设下查找一个完美的解析解。
而是在一堆糟糕透顶的选项里,通过无数次的权衡,妥协,压榨材料的极限,挑出一个错得最少的。
最终,他配置了一个复合滤波方案。
机械层面,将IMU移到了靠近机身重心,但不在主轴正上方的侧边。
用一块短小精悍的标准化铝座固定,然后在铝座和机架之间,垫入一层极薄的高密度丁腈橡胶片,用来做物理层面的低通滤波。
连续测试了四次不同厚度不同邵氏硬度的垫片,再配合软件层面的卡尔曼滤波算法,才勉强把噪声压到了边缘计算板能够处理的阈值范围以内。
……
傍晚时分,江临放在一旁的手机屏幕不断亮起,低熵工坊B站后台正在发送疯狂涌入的消息提示。
这很正常。
一个没有历史投稿的新账号,突然靠一条硬核机械视频冲进科技区推荐池,又正好踩着非周期这个热词,必然会招来一堆乱七八糟的东西。
有人在耐心等低熵工坊的第二期技术解析。
有人在冷嘲热讽,认定他江临已经江郎才尽,不敢继续往下做,生怕暴露理论的缺陷。
有人象催债一样在评论区刷屏催他放出详细的SolidWorks图纸。
有人直接开口:【UP主,我是学生,CAD发我一份,我想学习一下。】
还有人更直白。
【哥们,你这个思路我感觉能搞创业,要不要一起做?我负责商业,你负责技术。】
江临一条条滑过去,飞快浏览了一遍,关掉