一种新型人形机器人及其腿部结构设计

1.痛点问题

智能机器人能够代替人类执行各类任务，有潜力成为最为重要的一股社会生产力。近年来，以人形机器人为载体的通用智能机器人成为了全球机器人行业所关注的热点，由于其具有人形的躯体，使得它有潜力代替所有人类工种。然而大多数目前的人形机器人产业化方案存在一定的问题，大部分现有人形机器人采用传统的驱动与关节完全对应的排布方式以及位置控制模式，这种方案使得机器人结构转动惯量大且依赖高精度传感器，导致其动态性能差且成本高昂。

2.解决方案

本成果提出了一种新型人形机器人及其腿部结构设计。其一，提出独特创新的跨级连杆腿部结构，将所有腿部关节驱动集中到机器人质心附近，极大地降低了转动惯量，提高了机器人的性能；其二，选用新型轻质材料如高强度轻质铝合金、高强度碳纤维等，并重新设计机械结构，减轻了机器人重量，而不影响整体结构的强度；其三，该设计基于力控高扭矩低减速比本体驱动器，具备极高的动态性能并降低成本。

3.合作需求

1）办公及生产场地；

2）合作伙伴：包括工厂、物流中心、住宅、酒店行业在内的应用合作伙伴。

本成果拟转化设立企业，目前用于早期原型样机的研发。后续将进一步结合市场需求开发软硬件产品以及解决方案，逐步提升产品与量产能力。相关的目标客户：一是面向制造与物流业，为现代化的工厂及物流公司提供具备多场景适应能力的智能机器人软硬件解决方案。二是面向服务行业与家庭应用，为目标客户提供机器人硬件本体以及软件服务解决方案。

目前的人形机器人本体主要采用传统的设计，其各关节布置是关节的驱动机构就在本关节所在的位置，比如，膝关节的驱动机构就在人形机器人的膝盖位置。本项目提出的技术从结构和材料上大幅改进了人形机器人的腿部设计，使得机器人能够拥有更强的动态性能。同时，采用力控高扭矩低减速比本体驱动器的设计方案降低了成本，更有利于产业化。该技术在国内外的学术和产业界属于前沿。