52、人形机器人轻量化设计、关节扭矩与地面反作用力估计

人形机器人轻量化设计、关节扭矩与地面反作用力估计

人形机器人轻量化设计

在人形机器人的设计中，轻量化是一个重要的研究方向。通过特定的设计方法，能够在保证机器人性能的同时减轻其重量。
- 结构与外观一体化设计 ：通过设置骨架和外壳，再从骨架中提取壳体和点阵，可以实现结构与外观的一体化。这种设计方式在保持刚度的同时，相比普通的结构和外观组件能够有效减轻总重量，已被证明是一种可行的人形机器人小腿轻量化方法。
- 承重与外观部分结合 ：将承重部分和外观部分结合在一起，与传统腿部相比，可实现 20%的重量减轻。设置可变密度点阵，相较于均匀密度点阵，能再减轻 15%的重量。而点阵映射算法的优化需要以快速应力场模拟为基础。
- 性能测试与分析 ：在纯扭转条件下施加 200 Nm 负载时，局部应变不超过 0.0175%，满足使用要求。大腿易压缩变形区域位于过渡区，需要加强该区域的强度。此外，外头部薄壁壳在扭转测试中易发生显著变形，需验证该区域的薄壁厚度。

以下是轻量化设计的优势总结表格：
|设计方式|优势|
| ---- | ---- |
|结构与外观一体化|保持刚度，减轻重量|
|承重与外观结合|减轻 20%重量|
|可变密度点阵|再减轻 15%重量|

单腿跳跃机器人关节扭矩与地面反作用力估计

传统的机器人力控制通常依赖于在关节或脚部安装扭矩传感器，但这会增加机器人的体积和重量，且传感器易损坏。因此，提出了一种估计单腿跳跃机器人关节扭矩和地面反作用力的方法。