国内外双足人形机器人驱动器研究综述

丁宏钰，石照耀，岳会军，于渤，张攀

(1.北京工业大学 机械工程与应用电子技术学院 北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心, 北京 100124; 2.深圳市优必选科技股份有限公司深圳研究院, 广东 深圳 518035)

双足人形机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”，机器人关节驱动器是双足人形机器人关键部件，按动力来源可以分为液压、气动、电机驱动、记忆金属、生物类(心肌细胞)等，这里只讨论电机驱动的驱动器。本文中驱动器指由电机、减速器、编码器、控制板和控制软件等组成的机器人关节模组。

双足人形机器人在很多应用场合可以协助或代替人类工作，如家庭助手、灾难救援、防爆和反恐等。期望其接近甚至达到人类的运动性能，但无论是本田的ASIMO，还是波士顿动力ATLAS，亦或是意大利技术研究院的Walk-Man都远远没有到人或动物的运动性能。双足人形机器人关节运特点和人类类似，如运动速度快，机动性能好，步幅和步频变化，能量新陈代谢变化，离散着地点，高速碰撞等。这些运动特点要求驱动器具有高功率密度、高响应性、高能量利用效率和耐冲击性等特性。

本文对刚性驱动器、弹性驱动器、准直驱驱动器的国内外研究现状进行论述，综合比较3种驱动器技术，分析当前遇到的问题，提出了下一步的发展趋势。

1 驱动器起源与历史

1971年，早稻田大学加藤一郎教授成功研制出世界上第1台三维双足机器人WAP-3,并实现静步行走，揭开了双足人形机器人研制的序幕[1]。……