德國人形機器人突破體重大關，高2米僅重62.5kg！串並聯混合設計更輕更靈活

2021-06-28 08:31:07

大資料文摘授權轉載自機器人大講堂

倒立、跑酷、360度轉體、踢足球，人形機器人的發展是越來越逆天了。

在這些逆天的動作下，機器人的設計其實有很多講究。

為了提高人形機器人的動態效能，它們需要一種剛性結構和質量慣性特性的最優分佈。

這是什麼意思呢？打個比方，如果兩個機器人的身高都是1米8，那麼體重更輕那個，由於慣性減少，可以更輕鬆的完成運動範圍，也就是「更靈活」。

最近，德國人工智慧研究中心開發了一款人形機器人RH5，其高2m，重量僅為62.5kg，這比多數只有1.5米高的人形機器人的體重還要輕，不僅如此，RH5每隻手都可執行5公斤有效載荷的重型動態任務。

突破體重大關——串並聯混合設計

要想讓人形機器人「更輕」「更靈活」，剛性結構的設計很關鍵，常見的幾種剛性結構設計有以下幾種：

串聯和樹型結構在機械臂中非常常見，功能性多、工作空間大、建模和控制都很簡單，然而，該結構建造的人形機器人往往很笨重，通常受到速度和力/扭矩的限制。

並聯結構的人形機器人可以提供更高的剛度、速度、精度和有效載荷能力，但工作空間卻相對減少，結構設計複雜，且需要仔細分析和控制。

RH5機器人受人類關節的結構啟發，利用了串並聯混合設計，該設計結合了串聯和並聯結構的優點，可以大大減輕其重量，提高其結構剛度和動態特性。

機器人的設計比例與人類很接近，渾身上下共有34個DOF，連續排列的旋轉執行器可以增加運動範圍，對於運動範圍小的關節，例如踝關節，研究人員還添加了側傾和俯仰運動，具有良好的扭矩-速度特性，同時最大限度地減少整體重量和腿部慣性，可以輕鬆實現類人運動範圍。

說到這，小編想起之前介紹過的人形機器人TORO，同為德國公司出品，它具有良好的路況動態步行能力，但其小腿設計使用了串聯結構，RH5 機器人的踝關節可以為提供比 TORO 踝關節更好的最大速度和扭矩，而不會影響運動範圍；同時，RH5小腿的重量是TORO小腿重量的一半，僅有2.3kg，而兩條小腿的長度幾乎相等。