国君产业研究|人形机器人产业热点:轮式机器人

多形态下肢结构（轮式、足式、轮足式）并行发展，适配多样化场景需求，轮式机器人速度快能耗低。人形机器人作为具身智能产品形态之一，在适应不同场景需求的过程中，演化出了轮式、足式、轮足复合等多种下肢结构。轮式机器人可高移动速度且耗能低，但越障能力十分有限；足式机器人有较高的越障能力，但速度较慢且消耗能量较大，平均制造成本也普遍更高。结合轮式和双足的特点，轮足机器人采用多个轮子组成的足部结构，在能耗效率、移动速度和负载能力方面相对于其他运动形式和复合移动形式的机器人具有更优异的表现，同时能够高效地在结构或非结构环境中运行。 轮式机器人的结构设计、控制技术，与双足机器人有所不同。轮式机器人包括：单轮滚动、两轮移动、三轮及四轮移动、复合式移动（轮-腿、关节-履带式、关节-轮式、轮-腿-履带式）、蚂蚁机器人等多种形态。构型决定机器人行走方式控制方式及精度。轮式机器人的结构设计、控制技术与双足机器人都有所不同。硬件结构设计，包括轮系、悬架、车体连接与双足有所不同。 轮式机器人结构设计最重要的是转向机构的设计，麦克纳姆轮在移动机器人获得广泛应用。轮式机器人的平衡性往往非常容易达到，因此研究往往更加注重轮子的种类，数量，排布及其所组成的机构的稳定性，操控性和控制性。在轮式机器人硬件机构设计中，最重要的是转向机构的设计，转向机构主要分为以下几种：艾克曼转向（前轮转向前驱动或者前轮转向后轮驱动）、滑动转向（两侧车辆独立驱动）、全向转动（基于全方位移动轮构建，如麦克纳姆轮）、轴-关节转向（车轮转动幅度较大）、车体-关节转向（转弯半径小，转向灵活，但轨迹难以控制）。不同转向机构的设计应更具具体场景需求来选择。全向转动移动机器人能够在保持车体姿态不变的前提下沿任意方向移动，这使得轮式机器人的路径规划、轨迹跟踪等问题变得相对简单，使得机器人可以在狭小的工作环境中完成任务，以麦克纳姆轮为代表的四轮全向转动与驱动机构在移动机器人获得广泛应用。 轮式机器人结构设计还要考虑悬架和车体连接机构：未来轮式移动机器人可能具有爬楼梯、跳跃、飞行、变形、潜水等能力，想要实现以上能力需要融入更复杂的设计，例如使用连杆、折纸、离心驱动机构等。以国防科技大学空间探测机器人移动机构设计为例，由轮系、悬架和车体构成。悬架包括四/六/八轮摇臂、双曲柄滑动联动悬架、四杆悬架；车体包括刚性连接（用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性连接）、弹性连接（用弹簧等弹性元件连接）、差速连接(一般的差速器主要由两个侧齿轮、两个行星齿轮、一个环形齿轮)等。 国内外轮式机器人代表公司：挪威1XTechnologies的旗舰产品是EVE，拥有两臂、两眼和四轮底盘的机器人，售价15万美金，身高175cm，体重76kg，单臂负重8kg，时速22km/h，续航4小时，产能1000台/年。苏黎世联邦理工学院两轮机器人Ascento2，每条腿配备一个电动轮，腿的弯曲部位有一组弹簧，兼顾了双轮滚动和弹跳技能；四足轮腿式机器人Swiss-Mile，时速22.32公里/小时，最大有效载荷50公斤，效率比腿式系统高83%。波士顿动力两足轮式人形机器人Handle，身高1.98米，时速14.5公里/小时，垂直跳跃122厘米，使用电动执行机构和液压执行机构，大约10个驱动关节，续航24公里。轮式人形机器人的代表公司还有：达闼、松灵AgileX等；轮足机器人的创新者有：瑞士ANYbotics、Ascento、GRASP实验室、CMU机器人研究所等，国内有：腾讯RobotX实验室、宇树、逐际动力、本末科技等。 风险提示：1）新技术出现；2）投资过度。 文章来源 本文摘自：2024年1月15日发布的《人形机器人产业热点：轮式机器人》肖群稀，资格证书编号：S0880522120001 鲍雁辛，资格证书编号：S0880513070005 更多国君研究和服务 亦可联系对口销售获取 重要提醒 本订阅号所载内容仅面向国泰君安证券研究服务签约客户。因本资料暂时无法设置访问限制，根据《证券期货投资者适当性管理办法》的要求，若您并非国泰君安证券研究服务签约客户，为保证服务质量、控制投资风险，还请取消关注，请勿订阅、接收或使用本订阅号中的任何信息。我们对由此给您造成的不便表示诚挚歉意，非常感谢您的理解与配合！如有任何疑问，敬请按照文末联系方式与我们联系。 法律声明