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人形机器人：全新市场带来新增量

人形机器人运动离不开驱动器，目前驱动器方案可以分为刚性驱动、弹性驱动和准直驱。双 足人形机器人关节运动特点和人类关节运动类似，运动速度较快、机动性较好，因此相比其他 驱动器，人形机器人驱动器需要具有高功率密度、高响应性、高能量利用效率和耐冲击性等特 性。参考丁宏钰等的《国内外双足人形机器人驱动器研究综述》，目前人形机器人电动驱动器 方案可以分为三类：

1） 刚性驱动：1983 年，早稻田大学研究的 WL－10R 机器人使用刚性驱动器 TSA。自此双足 人形机器人开始广泛应用刚性驱动器为关节动力源。刚性驱动器主要由电机、高传动比减 速器、编码器、力矩传感器和控制板等组成（力矩传感器是可选择项）。相比其他方案， 刚性驱动较为成熟，但能量效率相对较低一些。

2） 弹性驱动：1995 年，麻省理工学院的 Pratt 等提出了弹性驱动器 SEA( series elastic actuator) 的概念。美国宇航局的机器人 Valkyrie 和意大利技术研究院的机器人 WalkMan 都使用了弹性驱动器。弹性驱动器通过增加弹性单元来模拟肌肉系统功能，可以缓冲 外部冲击和储能，使关节表现出柔顺、和高能量效率特性。但由于弹性元件引入，系 统变为欠驱动系统，因此运动控制精度较低。

3） 准直驱驱动：2016 提出了准直驱方案，准直驱驱动器含义是依靠驱动器电机开环力控，不 依赖于附加力或力矩传感器，就可以本体感知机器人脚部和外界的交互力，也被称为本体 驱动器。一般方案是采用电机加低传动比减速器的方案，同时要求负载质量和转动惯量尽 可能地小，这样可以实现高带宽力控和良好的抗冲击能力。准直驱驱动器主要由高扭矩密 度电机、低传动比减速器、编码器和控制板等组成。相比其他方案，运动控制系统较为复 杂。

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