通過國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀對比，可以看到整機(jī)構(gòu)型對于仿人機(jī)器人具有十分重要的意義▼

① 整機(jī)構(gòu)型對機(jī)器人的運動性能有重要影響：

LOLA機(jī)器人做了多種大腿和小腿的結(jié)構(gòu)比較，最后從中選優(yōu)，其目的是通過構(gòu)型的改變提高機(jī)器人運動性能。

② 減少機(jī)器人重量和腿部轉(zhuǎn)動慣量對提升機(jī)器人的運動性能有幫助：

Digit機(jī)器人將膝蓋伺服驅(qū)動器上移到大腿，踝關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動器上移到小腿，減少腿部轉(zhuǎn)動慣量，步行速度明顯提升。

③ 增加腿部彈性機(jī)構(gòu)可以減少機(jī)器人行走沖擊力和儲能：

Digit機(jī)器人減少腿部轉(zhuǎn)動慣量，同時增加彈性元件，提升機(jī)器人運動能力和安全性。

整機(jī)構(gòu)型的研究應(yīng)用

下面我們從運動關(guān)節(jié)、構(gòu)建流程、減速器等幾個方面，來看看仿人機(jī)器人的整機(jī)構(gòu)型研究及應(yīng)用。

· 整機(jī)構(gòu)型和伺服驅(qū)動器的關(guān)系

整機(jī)構(gòu)型和伺服驅(qū)動器之間有兩種關(guān)系，一類是伺服驅(qū)動器作為獨立模塊，單獨測試組裝，再和整機(jī)結(jié)構(gòu)連接；另一類則是伺服驅(qū)動器結(jié)構(gòu)和整機(jī)融合在一起。優(yōu)必選大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker目前用的就是第一種方案。

Walker可以實現(xiàn)開冰箱、遞送物品等靈活服務(wù)動作

· 仿人機(jī)器人的運動關(guān)節(jié)特點

Walker作為“智能助手”，在一些特定場合，能夠幫助或代替人類完成簡單重復(fù)的服務(wù)。因此，在做機(jī)器人關(guān)節(jié)設(shè)計時，我們首先看看人類關(guān)節(jié)和肌肉是怎么工作的。

人的關(guān)節(jié)運動的特點之一，是運作速度快、機(jī)動性好，同時腳著力點是離散的、高速碰撞的。

如何滿足這種關(guān)節(jié)運動特點？這就需要在關(guān)節(jié)設(shè)計的時候，實現(xiàn)瞬時高功率輸出、高能量利用效率以及抗瞬時沖擊能力。

Walker具備上樓梯的適應(yīng)能力

因此，彈性驅(qū)動器的概念被提出，它的基礎(chǔ)來源于Hill三元素力肌肉模型，主要由三部分組成：CE收縮單元、SE串聯(lián)單元、PE并列單元，分別有兩種組合形式：PS肌肉模型、SP肌肉模型。

當(dāng)兩種模型轉(zhuǎn)換成機(jī)器人應(yīng)用的驅(qū)動器時，可以產(chǎn)生多種形式（上圖右）：

(a)是傳統(tǒng)的剛性驅(qū)動器，可以理解為電機(jī)+減速器+編碼器；(b)是傳統(tǒng)的驅(qū)動器+彈性單元，然后連接負(fù)載，構(gòu)成SEA串聯(lián)驅(qū)動器；(c)是在傳統(tǒng)的驅(qū)動器外并聯(lián)一個彈性單元，就是PEA；(d)在SE的基礎(chǔ)上增加離合器clutch，彈性單元可以被控制；(e)(f)則是以上三種的一個組合形式。

· 整機(jī)構(gòu)型的構(gòu)建流程

對于Walker整機(jī)構(gòu)型的構(gòu)建流程，首先定義每個關(guān)節(jié)的力矩需求、轉(zhuǎn)角需求、尺寸規(guī)格等，再根據(jù)需求去選擇電機(jī)、減速器、編碼器等。

整個驅(qū)動器方案做好后，再設(shè)計仿人機(jī)器人的構(gòu)型，把機(jī)器人整機(jī)三維模型放進(jìn)仿真平臺測試，經(jīng)過幾輪迭代，得到一個優(yōu)化設(shè)計。