人形机器人执行器系统行业报告：刚性执行器、弹性执行器、准直驱执行器（44页）

行业报告下载 2024年04月10日 09:14 管理员

执行器（Actuator）是根据给定信号与阀门位置反馈量之间的偏差，通过微型控制电机运行，通过变速及执行机构输出位置，实现对阀门的自动调节。人形机器人关节执行器，也称为一体化关节，是机器人的关键部件，其技术水平直接影响人形机器人的发展。电机驱动：具有控制精度高、成本低等优势，是服务机器人、人形机器人首选动力方式。但是电机驱动的功率密度不如液压驱动，在应用中往往需要搭配减速装置，增大了回程间隙等误差；同时也较难适应大负载、野外等场景。未来的发展方向主要是提高驱动系统的负载能力和柔性，使其能够适应多元应用场景需求。人形机器人电动执行器的研究和应用始于 20 世纪 70 年代，技术迭代主要围绕结构设计、减速器、控制方式等方面。结构设计上，执行器结构设计经历了从独立设计到和整机融合的发展，技术层面经历了从刚性到弹性，再到准直驱的发展，集成度逐步提升。减速器上，执行器用减速器经历了从大传动比到小传动比的演变，制造难度逐步降低。控制方式上，执行器控制方式经历了从位置控制到力位混合控制和阻抗控制的演变，控制精度逐步提升、能量损耗逐步降低。刚性执行器（Traditional Stiffness Actuator）：1983 年早稻田大学研究的 WL-10R 机器人使用刚性执行器 TSA，自此人形机器人开始广泛应用刚性执行器为关节动力源。该方案控制精度高、技术成熟，目前也是人形机器人执行器的主流方案。弹性执行器（Series Elastic Actuator）：1995 年麻省理工学院的 Pratt 等人提出了弹性执行器 SEA 的概念，拉开了弹性驱动器研究的序幕。美国宇航局的机器人 Valkyrie 和意大利技术研究院的机器人 Walk-Man 都使用了弹性驱动器。