导读

7月20日，优必选研究院技术专家丁宏钰在智东西公开课举办了一场关于《大型仿人机器人零件构型研究与应用》的直播讲解，这是优必选专场的第五场讲座。丁宏钰从国内外大型仿人机器人零件构型的研究现状出发，深入探讨了机器人的关节运动特点、伺服驱动器、减速器等方面的内容，并对未来的发展趋势进行了展望。

正文

大家好，我是来自优必选研究院的技术专家丁宏钰，今天将和大家分享大型仿人机器人零件构型的研究和应用。报告主要分为三个部分：一是大型仿人机器人零件构型的研究现状；二是优必选在这一领域的研究成果；三是未来的发展趋势。

大型仿人机器人零件构型的研究现状

大型仿人机器人主要由机械、控制和传感三部分组成。机械部分是基础，类似于建筑的地基。机械部分可以进一步细分为驱动系统和机械系统。驱动系统负责机器人的运动，而机械系统则负责连接各个关节并安装传感器。机器人可以分为头部、胸部、手臂、手、腿部等多个部分。

国外研究现状

WABIAN-2R机器人：该机器人具有独特的腿部设计，小腿增加了旋转自由度，从而可以模拟人类的外八字步态，实现节能效果。其腿部结构不仅考虑了强度，还注重了刚度，使机器人的步速可达1.8公里/小时。

LOLA机器人：该机器人在大腿和小腿的设计上采用了多种方案，最终选择了轻量化和最小惯量的设计。驱动系统采用了特殊的带传动和行星滚柱丝杠结构，使小腿和膝盖的驱动器移至大腿位置，从而提高了整体运行效率。

DRC-HUBO机器人：该机器人最初设计时速度较慢，但在2015年通过加入轮式运动模式后，速度达到了步行速度的两倍。此外，该机器人还具备柔顺的储能功能，以应对地面冲击。

DURUS机器人：该机器人采用了摆线针轮减速器，将踝关节的驱动器移至膝盖位置，以增加柔顺性和储能能力。这种设计使机器人在高速行走时更加灵活。

Digit机器人：该机器人借鉴了鸟类腿部的结构，将踝部驱动器移至膝盖下方，并添加了连杆结构和SEA设计，使其行走速度达到5公里/小时。

国内研究现状

GOROBOT机器人：该机器人头部拥有23个自由度，是国内首款类人机器人，主要特点是头部自由度较高。

汇童机器人：该机器人是北京理工大学研发的，具备32个自由度，行走速度为1.2公里/小时。最新版本的汇童6P机器人能完成跌倒爬起、翻腾、行走等多种动作。

零件构型的重要性

大型仿人机器人的构型对功能有重要影响。例如，DRC-HUBO机器人通过两种运动方式提升了比赛成绩。LOLA机器人通过优化构型提高了运动性能。Digit机器人通过优化踝部和膝盖驱动器的位置，提高了速度。

优必选大型仿人机器人零件构型的研究及应用

零件构型和伺服驱动器的关系

伺服驱动器和零件构型有两种关系：一种是作为独立模块，另一种是与零件结构融合。优必选的Walker机器人采用了独立模块的方式。

仿人机器人关节运动的特点

仿人机器人需要模仿人类的关节运动特点，如快速运动、高功率密度等。弹性驱动器通过模仿人体肌肉模型，实现了更高的运动效率和柔顺性。

仿人机器人伺服驱动器的类型

仿人机器人主要使用的伺服驱动器有三种类型：传统伺服驱动器、弹性伺服驱动器和本体伺服驱动器。优必选的Walker机器人采用了高密度无框力矩电机、双位编码器和谐波减速器等技术。

Walker机器人的零件构型

Walker机器人头部有两个自由度，手臂有7个自由度，每条腿有6个自由度。目前，Walker机器人高度为1.45米，重74公斤，共有36个自由度，最大行走速度为2公里/小时。

减速器标准化制定

目前常用的减速器主要有三种：精密行星减速器、谐波减速器和摆线减速器。谐波减速器广泛应用于仿人机器人，但目前缺乏详细的回差测试标准。因此，制定了《精密减速器回差测试与评价》标准，以提高设计和制造精度。

仿真平台

仿真平台在设计和优化过程中起到了关键作用。仿真平台可以帮助工程师优化机械设计、选择合适的驱动器和测试算法。仿真平台还可以模拟实际场景，缩短研发周期，降低成本。

大型仿人机器人零件构型的未来发展趋势

未来的发展趋势主要包括：一是伺服驱动器和零件构型的融合设计，二是引入弹性元件以提高运动效率，三是借鉴仿生学原理进行新构型设计。这些方向将推动仿人机器人的技术进步和广泛应用。

希望通过今天的分享，大家对大型仿人机器人零件构型有了更深的理解。感谢大家的关注和支持！