人形機(jī)器人也稱(chēng)為仿人機(jī)器人，是一種模仿人類(lèi)外形和動(dòng)作的智能機(jī)器人。人形機(jī)器人有類(lèi)似于人類(lèi)的身體結(jié)構(gòu)，比普通機(jī)器人更強(qiáng)大也更復(fù)雜，需要在不同環(huán)境中移動(dòng)或者操作物體。一款看似普通的人形機(jī)器人就兼具傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。人形機(jī)器人自身的復(fù)雜性決定了它工業(yè)設(shè)計(jì)部分的挑戰(zhàn)性。

人形機(jī)器人工業(yè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

一句話概括即各個(gè)環(huán)節(jié)的平衡設(shè)計(jì)上，平衡設(shè)計(jì)也是浪尖設(shè)計(jì)一以貫之的設(shè)計(jì)理念。下面來(lái)詳細(xì)分析下：

一、外觀設(shè)計(jì)上

1.外觀設(shè)計(jì)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的平衡

外觀造型上要做到逼近人類(lèi)外形，身體各部位能容納復(fù)雜的機(jī)械、電子元件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高度的靈活性與功能性。

2.外觀造型和重心穩(wěn)定的平衡

整體比例與重心協(xié)調(diào)上的平衡，既要符合審美又要確保其在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的重心穩(wěn)定。

例如，腿部的長(zhǎng)度、粗細(xì)以及腳部的大小和形狀，都需要根據(jù)機(jī)器人的整體重量分布和運(yùn)動(dòng)需求進(jìn)行精確設(shè)計(jì)，以防止在行走、跑步或進(jìn)行其他動(dòng)作時(shí)摔倒。

二、材料選擇上

1．材料輕量化

設(shè)計(jì)師需要注意強(qiáng)度與輕量化兼顧，盡量選擇高強(qiáng)度材料來(lái)承受機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力和扭矩，同時(shí)還要關(guān)注材料的輕量化，以減少能源消耗和對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的壓力。

像機(jī)器人的骨架結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)度鋁合金或碳纖維等材料，既能保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又能減輕整體重量。

2.多材料運(yùn)用的兼容性

為保證機(jī)器人各功能的正常運(yùn)行，不同部位的材料有著不同的要求，需使用金屬、塑料、橡膠、復(fù)合材料等多種材料。這就要求工業(yè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮不同材料之間的兼容性，包括物理性能、化學(xué)穩(wěn)定性等方面，以確保機(jī)器人的整體性能和壽命。

三、生產(chǎn)工藝與成本控制

1．生產(chǎn)工藝要求

由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，對(duì)制造精度有很高的要求，所以對(duì)生產(chǎn)工藝提出了挑戰(zhàn)。需要采用先進(jìn)的制造技術(shù)和設(shè)備，來(lái)保證零件的制造精度和裝配質(zhì)量，如3D打印、精密加工等。

2.成本控制

由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，在滿足機(jī)器人性能和功能的前提下，控制生產(chǎn)成本很有必要，這需要設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段就考慮材料選擇、生產(chǎn)工藝、零部件通用性等因素，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)流程，降低不必要的成本支出。

以上就是人形機(jī)器人在工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遇到的主要問(wèn)題。

人形機(jī)器人工業(yè)設(shè)計(jì)案例

根據(jù)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、陪護(hù)機(jī)器人、物流機(jī)器人及特種機(jī)器人等。

浪尖設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為湖北一家科技公司設(shè)計(jì)的這款人形機(jī)器人，是面向智慧物流的人形機(jī)器人。在該項(xiàng)目中，浪尖提供了外觀設(shè)計(jì)+結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)+手板制作等服務(wù)。

在設(shè)計(jì)手臂和手部時(shí)，設(shè)計(jì)師需在有限空間內(nèi)集成關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置、傳感器等，同時(shí)保持手部的抓取和操作能力。該人形機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)速度>4km/h:雙臂負(fù)載能力≥10kg；單次工作時(shí)長(zhǎng)≥3h。整機(jī)通電后準(zhǔn)備時(shí)間小于5分鐘并在典型物流場(chǎng)景完成應(yīng)用驗(yàn)證。

上海浪尖設(shè)計(jì)承接各類(lèi)機(jī)器人設(shè)計(jì)項(xiàng)目。成立以來(lái)，參與設(shè)計(jì)過(guò)的機(jī)器人有巡檢機(jī)器人、醫(yī)院物流機(jī)器人、陪護(hù)機(jī)器人、各類(lèi)服務(wù)機(jī)器人、AGV，醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人等。有機(jī)器人相關(guān)設(shè)計(jì)需求，您可與我們項(xiàng)目人員取得聯(lián)系，上海浪尖愿與您一道共創(chuàng)、共生、共贏！