人形机器人行业报告：AI人形机器人、核心零部件拆分（44页）

行业报告下载 2024年04月25日 07:45 管理员

人形机器人主要由三大系统组成，分别是传感系统、控制系统、执行系统。一、传感系统对应“五官”，包含内部传感器和外部传感器。内部传感器主要用来检测机器人本身的状态，为机器人的运动控制提供必要的本体状态信息，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至传感器，形成闭环控制，主要有位置传感器、速度传感器等。外部传感器则用来感知机器人所处的工作环境或工作状况信息，使机器人的动作适应外界情况的变化，达到更高层次的自动化，提高机器人的工作精度，常见有视觉传感器、触觉传感器等。二、控制系统对应“大脑”和“小脑”，是机器人的指挥中枢。“大脑”负责环境感知、行为控制、人机交互，通过深度学习和 AI 技术，实现自主学习和智能决策。“小脑”则负责运动控制包括运动规划、姿态控制、动态平衡等，通过实时感知机器人的状态和环境信息，小脑可以调整机器人的动作，使其能够稳定地行走、跑步、跳跃等。控制系统负责处理作业指令信息、内外环境信息，并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、确定的轨迹运动，完成特定的作业。

执行系统对应“肢体”，负责执行控制系统制定的操作。“机器肢”指仿人机械臂、灵巧手、腿足等，“机器体”指骨骼、本体结构等。执行系统的工作流程如下图所示，涉及到伺服系统和执行机构：伺服系统是能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置的驱动系统，一般伺服系统由核心零部件电机、驱动器和传感器/编码器组成；传动机构是把动力从机器的一部分传递到另一部分，实现改变动力机输出转矩或者改变其运动方式（旋转运功和直线运动的转换），机械传动分为两类，一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，典型机构有减速器、丝杠、蜗轮蜗杆传动杆等。人形机器人量产，硬件本体是前置条件，更重要的是“AI 大脑”，可以说是我们长期面临的最困难的问题之一。《智能机器人智能化等级评价规范》对机器人智能化水平做了分级，其中通用智能化等级的分级则主要基于机器人综合能力的评级，从感知、执行、决策和认知四个方面，对机器人的智能等级进行评价，该评级不对机器人智能化单项要素进行评价，只对机器人智能化综合能力进行评级。机器人综合通用智能化等级从低到高主要分为 L1 级～L5 级：a) L1 级（基础型）：具备感知功能及部分执行功能；b) L2 级（半交互型）：具备感知功能和执行功能；c) L3 级（交互型）：具备感知功能、执行功能和部分决策功能；d) L4 级（自主型）：具备感知功能、执行功能和决策功能；e) L5 级（自适应型）：具备感知功能、执行功能、决策功能和认知功能。可见，通用机器人的认知和决策功能是智能化的最高标准，其实现也难于感知和执行功能。