华泰 | 机械:人形机器人再探讨——下肢结构

（以下内容从华泰证券《华泰 | 机械:人形机器人再探讨——下肢结构》研报附件原文摘录）
　　机器人下肢三大方面： 1）移动方式：机器人下半身构型对于其整体运动至关重要，根据下半身移动方式可分为轮式和双足等，前者动力转换效率高，但环境适应性差；后者避障性高，但承载能力有限。轮足复合机器人结合两者特点，具有较强的地形适应能力。 2）弯曲方式：正屈膝和反屈膝是机器人膝关节的两种弯曲方式，前者适用稳定性要求较高的场景如家庭服务、残疾辅助等，后者适用续航要求高的复杂场景如护卫巡逻、物流运输等。 3）腿部执行器：亦可分为线性和旋转两种方案，前者适用于高承载场景，后者适用于高爆发场景。 核心观点 轮式vs双足：前者可用于平地运输/巡检，后者可用于家庭助手/崎岖环境 轮式机器人利用车轮驱动，适用平地运输、巡检等场景；双足机器人利用仿生腿型机构驱动，适用家庭助手、崎岖环境探测等场景。前者采用电机直接驱动轮组，动力转换效率高、能耗低；但其环境适应性差，在岩石地形、陡坡或低摩擦地区无法很好地运作，工作时噪音较高、车轮易打滑。后者具有较强的地形适应能力和避障性，但其承载能力有限且移动速度缓慢。结合轮式和双足机器人的各自特点，研究人员从“叠加功能”和“改变外形”两点切入，研制开发出兼具轮式和双足机器人优点的轮足复合机器人。 正屈膝vs反屈膝：前者面向高稳定需求，后者面向高续航需求 机器人膝关节的弯曲方向分为正屈和反屈。正屈膝需依靠髋关节运动实现推进和抬腿运动，运动时膝盖几乎保持固定，可避免反向弯折而导致失稳；但因其在收回摆腿时电机转动惯量较大，故其比反屈膝平均多消耗60%的能量。反屈膝结构直接支持运动所需的推进和拉伸，可实现更大的活动范围且储存更多的弹性能量，提高机器人续航时间。因此正屈膝机器人适用稳定性要求较高的应用场景如家庭服务、残疾辅助等，反屈膝机器人适用续航要求高的场景如护卫巡逻、物流运输等。目前大多数机器人采用正屈膝，但存在能量损耗高的难点，反屈膝机器人生产成本小、续航时间长。 线性vs旋转关节：前者面向高承载需求，后者面向高爆发需求 目前人形机器人腿部结构有线性执行器和旋转执行器两种方案。线性执行器多采用丝杆将旋转运动转化为直线运动，其更适用于角度变化不大的腿等关节；旋转执行器多采用电机加减速器的方案直接输出旋转运动，适用于大角度转动的髋关节。我们认为腿部的线性和旋转执行器选型取决于应用场景，旋转执行器可通过运动中的转动惯量储存能量，比如当机器人进行跳跃动作时，其释放能量更有爆发性。线性执行器体积小且具备较好的抗冲击性，适用于承载力高的场景，可提高机器人腿部末端关节的力矩控制能力与步态和行走能力。 风险提示：运动控制算法发展超预期、膝关节技术路线变化、执行器发展超预期。 相关研报 研报：《人形机器人再探讨：下肢结构》2023年10月7日 倪正洋 S0570522100004 | BTM566 点击“阅读原文”，看华泰机器人专题 关注我们 华泰证券研究所国内站（研究Portal） https://inst.htsc.com/research 访问权限：国内机构客户 华泰证券研究所海外站 https://intl.inst.htsc.com/mainland 访问权限：美国及香港金控机构客户 添加权限请联系您的华泰对口客户经理 免责声明 ▲向上滑动阅览 本公众号不是华泰证券股份有限公司（以下简称“华泰证券”）研究报告的发布平台，本公众号仅供华泰证券中国内地研究服务客户参考使用。其他任何读者在订阅本公众号前，请自行评估接收相关推送内容的适当性，且若使用本公众号所载内容，务必寻求专业投资顾问的指导及解读。华泰证券不因任何订阅本公众号的行为而将订阅者视为华泰证券的客户。 本公众号转发、摘编华泰证券向其客户已发布研究报告的部分内容及观点，完整的投资意见分析应以报告发布当日的完整研究报告内容为准。订阅者仅使用本公众号内容，可能会因缺乏对完整报告的了解或缺乏相关的解读而产生理解上的歧义。如需了解完整内容，请具体参见华泰证券所发布的完整报告。 本公众号内容基于华泰证券认为可靠的信息编制，但华泰证券对该等信息的准确性、完整性及时效性不作任何保证，也不对证券价格的涨跌或市场走势作确定性判断。本公众号所载的意见、评估及预测仅反映发布当日的观点和判断。在不同时期，华泰证券可能会发出与本公众号所载意见、评估及预测不一致的研究报告。 在任何情况下，本公众号中的信息或所表述的意见均不构成对任何人的投资建议。订阅者不应单独依靠本订阅号中的内容而取代自身独立的判断，应自主做出投资决策并自行承担投资风险。订阅者若使用本资料，有可能会因缺乏解读服务而对内容产生理解上的歧义，进而造成投资损失。对依据或者使用本公众号内容所造成的一切后果，华泰证券及作者均不承担任何法律责任。 本公众号版权仅为华泰证券所有，未经华泰证券书面许可，任何机构或个人不得以翻版、复制、发表、引用或再次分发他人等任何形式侵犯本公众号发布的所有内容的版权。如因侵权行为给华泰证券造成任何直接或间接的损失，华泰证券保留追究一切法律责任的权利。华泰证券具有中国证监会核准的“证券投资咨询”业务资格，经营许可证编号为：91320000704041011J。

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