而實現Kiva巨大成功的核心--Kiva機器人，出于商業保密考慮，一直鮮有曝光，支撐其強大性能的軟硬件、結構設計細節我們無從知曉。然而，風投公司Bolt的創始人Ben Einstein搞到了一臺老版本的Kiva機器人，并且把它拆解了并po在公司的博客上。從其中的細節里，我們能看到Kiva工程師大量工程思維和經驗的結晶。
Kiva部署的倉庫地面上每隔大約1米就有一個二維碼，Kiva就根據這些標記進行定位。它的每一個動作都來自于云端的指令。在它到達目標貨架底部后，其使用一個精巧的滾珠絲杠升降梯結構，通過原地旋轉來升高自己，將貨架頂起約10厘米。
Kiva機器人做的事情聽上去很簡單。但你要意識到，一個貨架往往裝著重達半噸的貨物，一個倉儲中心通常有上萬個貨架，成千上百臺機器人，以及幾十個進貨出貨口。在這么復雜而密集的系統里，需要保證機器人不發生碰撞。任何一臺機器人如果發生碰撞，把貨架摔倒，造成的損失都將是巨大的。
Kiva機器人如何做到如此可靠？下面就讓我們跟著Ben Einstein一邊拆，一邊看。
系統架構和機械結構
從外面看，Kiva機器人外殼的每一側都有紅外傳感陣列，以及氣動保險杠，用于檢測和緩沖碰撞。外殼上還有充電接口和一系列狀態指示燈。每一臺Kiva機器人有三個獨立的自由度：兩個驅動輪，加上一個用于起重的旋轉電機。起重電機轉動時，兩個驅動輪反方向旋轉，結果是托盤相對于地面沒有旋轉，只在滾珠絲杠的作用下升高。相比于傳統的大負載直線驅動方案比如液壓、剪式升降臺，Kiva的這種利用輪子的結構顯然更加簡單可靠。
圖：Kiva的X形托盤
起重結構托盤的頂部是一些厚實的X形鋁鑄件，這些鑄件全部使用319號通用鋁。每個鋁鑄件上還有二次精密加工出來的參考面和螺紋孔。這種工藝在包括汽車發動機和液壓泵等設備中大量使用。
每一個紅外傳感器都配有獨立的濾波芯片，通過串口總線通訊。在圖中你可以看到升降模塊使用的電機和巨大齒輪。在機器人靠近底部的位置，安裝有四塊鉛蓄電池。
外殼
橘黃色的流線型塑料外殼采用ABS材料真空塑形。在其上有大量二次加工的結構。用于造Kiva的真空塑形機和數控銑想必都體積巨大。這個版本的Kiva外殼既復雜又造價高昂，新版本估計會采用全注塑結構。
碰撞傳感器
對于像Kiva這種大塊的流線型外殼而言，做傳統的一體化碰撞傳感器是非常困難的。Kiva的工程師們找到了一個非常聰明的低成本解決方案：用乙烯/橡膠管充氣，加上一個簡單的氣壓傳感器。一旦檢測到管內氣壓變化，機器人就立即停止所有運動。 上圖右邊的黑盒子用于檢測壓力信號和所有紅外傳感器的信號，以簡化與主控制器的協議和接線。
升降機構
齒輪箱，升降電機和大口徑滾珠絲杠。升降機構使用了一個定制的滾珠絲杠，經由一個標準尼龍齒輪和電機連接。升降機使用的電機和兩個驅動輪電機是同一款Pittman電機。它能夠輸出約3N*M的扭矩和1KW的堵轉功率。電機輸出軸經過25:1的日本Brother齒輪箱，能在72rpm輸出46N*M的扭矩。這款齒輪箱單價高達1000美金，想必大量訂貨的話會便宜不少。
底盤和驅動輪
把升降結構拆下來后，我們可以把機器人翻個底朝天來看一看其底盤上的驅動裝置。兩個電機以及其齒輪箱和升降電機相同，兩個定制的輪子組成可以原地旋轉的差分結構。三個砂鑄鋁部件構成了機器人底盤的大部分。它們由簡單的U形夾銷連接，形成一個簡單的被動雙懸掛結構。 同樣，這些鋁件采用319合金，以及先鑄造再精加工的工藝。注意下圖中底盤上加工出來的散熱結構，其背面裝著的正是電機驅動器的巨型MOSFET。這種結構可以自然地利用底盤來以獲得最大的散熱效率。
連接懸掛結構的U型夾銷，底盤上的散熱片。
電子元件
要讓Kiva機器人身上這三個大功率電機和一身的傳感器長時間可靠地工作，電子設備的設計是相當重要的一環。 
電池模塊
電池的線束，充電口（頂視圖和側視圖）整個系統的能源來自于四個串聯的12V，28Ah 鉛蓄電池。四個電池中的兩個還安裝了熱電偶以確保它們不會過熱。當電量過低時，機器人會自動脫離中央控制器的指令，并自行回到充電站充電。充電站的設計留有很大空間裕度，保證機器人能夠正常充上電。 
攝像頭和成像模塊
朝上和網下看的攝像頭。兩個都安裝于滾珠絲杠內部。置于升降機構內部的是Kiva系統的關鍵設備之一：定制的雙攝像機成像模塊。 一個攝像頭向下看地面以識別倉庫地板上的2D條形碼， 另一個向上看貨架的底部。每個攝像頭都配備6個紅色LED用于照明。 夾在兩個攝像機之間的是圖像處理模塊，其核心是ADI ADSP-BF548 Blackfin多媒體處理器，通過高速串口獲取數據，進行數據矩陣檢測。主板和子板
堪稱神器的升降模塊
根據工藝復雜度，整個升降結構的成本估計在1000美金左右。
Kiva Systems是少數幾家能夠將復雜的硬件和軟件巧妙地集成到一個無縫解決方案中的公司之一，并且已經建立了一個能夠極大地改變我們的購買，銷售和生活方式的系統。很明顯， Kiva Systems公司里養著一幫非常強大的硬件工程師，這可能是亞馬遜在2012為收購Kiva拋出7.75億美元天價的一個重要原因。這篇文章只討論了機器人本體，但要注意這只是整個Kiva解決方案中一個很小的（但也超屌的）一部分。（來源 | Robohub, 編譯 | 機器人學家）
