运动控制和人工智能是人形机器人技术落地的核心难点。
一方面,人形机器人的机械构造、驱动和控制的复杂程度都远高于现有的机器人。要使人形机器人像人一样运动,并按要求执行任务,开发者需要设计合理高效的机械结构(骨骼),
根据各部位运动需求构建执行精度高的驱动系统(肌肉),并开发具有高度稳定性和适应性的控制系统(神经系统);
同时供应链层面的材料、芯片、电池系统、零部件等也需要持续提质和创新。
另一方面,要赋予人形机器人以一定的自
主性完成任务的能力,即实现一定程度的认知和决策智能,尚需要人工智能软硬件(大脑)的高度发展,道阻且长。
人形机器人技术难点如下
1 导航避障
涉及对环境的认知,以及路径规划、避障、制动等决策,与自动驾驶存在相似之处;但人形机器人工作环境非结构化,且活动形式是在三维空间中活动,所需决策可能更为复杂,需要人工智
能的进一步发展。
2 自主行动
包括与人的交互和与物的交互,目前的技术距离让机器人自主决定“怎么做”还很遥远 ,
要求人工智能软硬件(算法+芯片)都发展到非常高的层次。
3 双足行动
从保持站立,到稳定行走、实现跑动,每一步都存在挑战。机械结构设计层面,需要合理
设计机器人腿脚结构,以及各部分的连接和运动方式;驱动层面,腿部输出大扭矩的需求,需要高功
率密度的电机;计算和控制层面,规划行走动作涉及多体运动和接触建模相关的规划和运算,实现有
适应性的稳定行走,以及跑动、转弯等动作,则需要根据传感器数据对动作进行实时调整,对控制算
法和控制器要求较高。
4 多指手和双手协作
执行层面,要求更高精度的驱动,以及传感器的闭环反馈;决策和控制层面,可
能涉及多传感器融合、实时计算与调整等挑战,以确保找到动作对象并施加适宜幅度和力度的动作。
5 电源系统
满足机器人复杂运算高能耗的需求,同时尽可能延长续航,对电池功率密度及电源管理系统
提出要求。
6 小体积+轻量化
零部件小型轻质、集成方式优化;机器人本体材料创新。
7 散热
散热器件和材料的研发和创新;芯片设计制造的持续进步。
谐波减速器是一种靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,器具有单级传动比大,体积小,质量小,运动精度高等特征;RV减速器是是旋转矢量(Rotary Vector)减速器的简称
与RV及其他精密减速器相 比,谐波减速器使用的材料,体积及 重量大幅度下降;精度往往不及谐波减速器,一般应用于多关节机器人中机座
中国机器视觉技术在工业领域应用较多,产业分布与中国制 造业发达地区的地理位置联系较紧密,在广东省、江浙沪等 地区较集中,诞生了多个中国机器视觉产业链上中游龙头企业
一种用于机械臂的末端连杆装置,包括末端连杆主体,末端连杆主体设置在机械臂的输出端;至少一个握持部,握持部能够被握持,与末端连杆主体一体地形成
SLAM是即时定位与地图构建,主要用于解决机器人在 实际环境中的定位与运动导航问题;云平台为机器人提供更大的信息存储空间和 超强的计算能力
芯片主要负责机器人作业的数据计算和指令下达;控制器主要负责发布和传递动作指令;伺服舵机主要用于驱动机器人的关节;减速器主要安装在机器人关节处
传感器是机器人具有类人知觉与反应能力的基础,可分为用于测量智能机器人自身状态的内部传感器和用于测量与机器人作业相关的外部因素的外部传感器
可使用半导体器件或将符合欧姆定律的电阻性元件封装在半导体器件管壳内制成的发热元件作为热源,避免半导体器件的导通角对功率计算的影响
1政策扶持:机器人产业营业收入年均增速超过20%;2社会因素:劳动供给减少,人口老龄化和人工成本走高;3经济发展:第三产业有望拉动对服务机器人的需求量
CyberOne(小米动力)身高177体重52自由度21最大负荷1.5成本70万人民币;Optimus身高172体重73自由度50最大负荷9成本2万美元
电机驱动上擎天柱拥有 2.3KWH,52V 电压的电池组;28个定制关节驱动器,6种关节驱动;采用仿生思维将机器人膝关节构造成四连推杆结构
特斯拉人形机器人采用智能驾驶摄像头与Autopilot 算法,内置 FSD 芯片,能够识别周 围物理环境的高频特征并进行立体渲染,良好的空间感知能力
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送餐机器人推广过程中也出现了一些技术瓶颈,在送餐过程中循迹路径偏差,人机交互功能不够智能化等问题,循迹过程中路径稳定性和障碍物识别可靠性
机器人心灵感应和类似技术将使机器人在更广泛的环境中进行教学,使用我们的机器人遥动系统收集大规模数据,以教机器人在现实世界中自主行动和适应