Квази-прямой привод (QDD, quasi-direct drive) — это привод с малым передаточным числом и высокой отзывчивостью, применяемый в динамичных роботах. Он занимает промежуточное положение между прямым приводом (двигатель напрямую вращает сустав, без редуктора) и традиционным приводом с сильным понижением (двигатель + редуктор с большим передаточным числом). В QDD ставят мощный, «моментный» двигатель и лёгкий редуктор с очень небольшим понижением (обычно в единицы раз, часто в пределах примерно 6–10), сохраняя достоинства прямого привода.

Смысл такой схемы — в отзывчивости и «прозрачности» привода. Классический редуктор с большим передаточным числом даёт большой момент, но делает привод жёстким, инерционным и почти необратимым: внешнее усилие не может легко провернуть сустав, а сам привод плохо чувствует нагрузку. QDD, наоборот, обладает высокой обратной проходимостью (backdrivability): сустав легко проворачивается от внешнего усилия, а значит, робот может тонко ощущать контакт и мягко реагировать на него.

Ключевые преимущества квази-прямого привода:

  • Высокая отзывчивость и широкая полоса управления усилием — робот быстро и точно управляет моментом.
  • Обратная проходимость — привод «чувствует» внешние силы, что важно для безопасного контакта и амортизации ударов.
  • Малый люфт и трение, низкая приведённая инерция.
  • Возможность оценивать усилие в суставе без отдельного датчика силы — по току двигателя, поскольку редуктор «прозрачен».

Эти свойства делают QDD особенно ценным для динамичных шагающих роботов, где важны быстрые реакции, амортизация ударов при беге и прыжках и устойчивость к падениям. Квази-прямые приводы применяют в ногах четвероногих роботов и гуманоидов (например, Unitree H1), в лёгких манипуляторах, ловких захватах и экзоскелетах. Плата за отзывчивость — необходимость мощного и дорогого «моментного» двигателя, ведь при малом передаточном числе основную нагрузку по моменту несёт сам двигатель. По своей философии QDD противоположен, например, гармоническому редуктору: там во главе угла точность и большое понижение, здесь — скорость реакции и чувствительность к усилию.

Источники:

  1. How to Choose QDD Actuators Based on Key Metrics // CubeMars. URL:https://www.cubemars.com/how-to-choose-qdd-actuators-based-on-key-metrics.html
  2. Quasi-Direct Drive Actuation for Dynamic Legged Robots // arXiv. 2024. URL:https://arxiv.org/pdf/2408.01056