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人形機器人前主要聚焦于運動控制能力的提升

來源:財通證券      編輯:創澤      時間:2023/7/31      主題:其他   [加盟]

人形機器人在傳統機器人基礎上有較大的技術跨越,目前主要聚焦于運動控制能 力的提升。

長期來看,人形機器人有更強的柔性化水平,更好的環境感知能力和 判斷能力,在運動控制能力、環境感知能力和人機交互能力上均需要有較大的突破。目前人形機器人首要需要解決的問題是如何實現像人一樣去運動,并且能夠兼顧可靠性、成本的因素,人機交互、環境感知等環節也會在未來長期發展之中 逐步完善。

人形機器人產業鏈與工業機器人產業鏈有一定相似性,上游是核心零部件以及 AI 配套基礎設備與技術,中游為機器人生產和集成商,下游為各種應用領域。核心 零部件包括減速機、傳感器、電機、運動控制器等。





特斯拉機器人軀干共有28個關節

28個執行器分別為肩關節(單側三自由度旋轉關節)6個,肘關節(單側直線關節)2個,腕部關節(單側2個直線+1個旋轉)6個,腰部(二自由度旋轉關節)2個

機器人關節電機核心指標是功率密度

無框力矩電機沒有外殼,可以提供更大的設備空 間,中間是中空形式的,便于走線;在設計中,可以使整個機器體積更小,因此可以提供更大的功率密度比

腿足式機器人伺服驅動器方案-三種伺服驅動器

型伺服驅動器有三種類型,分別為常規伺服驅動器,SEA 伺服驅動器,本體伺服驅動器;主要由力矩電機,諧波減速器,電機編碼器,輸出編碼器,驅動板,制動器組成

控制系統:智能機器人的神經系統

控制系統根據指令及傳感信息,向驅動系統發出指令,控制其完成規定的運動,控制系統主要由控制器(硬件)和控制算法(軟件)組成

智能服務機器人三種驅動系統優缺點比較

電機驅動控制手段先進,速度反饋容易,絕大部分機器人使用電機驅動;液壓驅動體積小重量輕,是機器人Atlas使用的驅動方案;氣動驅動安全性高,應用于仿生機器人等

智能服務機器人的動力裝置-驅動系統

根據能量轉換方式的不同,機器人的驅動方式可分為電機驅動、液壓驅動、氣動驅動等;現有的絕大多數人形機器人采用電機驅動

仿人形機器人核心零部件:零部件數量更多,質量要求更高

仿人形機器人既需要極強的運動控制能力,其核心 構成包括驅動裝置(伺服系統+減速器),控制裝置(控制器)和各類傳感器,數量和質量要求可能更高

人形機器人技術進展小結,續航1-3小時,行走3km/h

現階段的人形機器人已經可以穩定地雙足行走,實現了自動導航避障功能,可以基于感知信息進行一定程度的自主行動

物流領域應用的人形機器人Digit 可以拿起和堆疊18kg重的箱子

人形機器人Digit主要為物流場景設計,可以拿起和堆疊18kg重的箱子,進行移動包裹、卸貨等工作, “最后一 公里”配送功能也正在開發當中

國產仿人服務機器人優必選Walker 主打家庭服務功能

復雜地形自適應平穩快速行走 U-SLAM視覺導航自主路徑規劃 手眼協調操作精準靈活服務 多模態情感交互仿人共情表達 動態足腿控制自平衡抗干擾

韓國HUBO:直腿行走是亮點,曾獲DARPA機器人挑戰賽冠軍

機器人HUBO以直腿態行走,更接近人的步態;全身有34個自由度,左右手分別有3,4個手指,可以操縱方向盤,攀爬梯子等,超過Atlas贏得了DARPA機器人挑戰賽冠軍

波士頓動力Atlas:為運動而生,世界前沿的機器人研發平臺

波士頓動力公司致力于研發具有靈活運動能力的多足機器人,主要包括四足機器狗Spot(用于工業巡檢等場景)和帶機械臂的移動機器人Stretch
 
資料獲取

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