通過國內外的研究現狀對比，可以看到整機構型對于仿人機器人具有十分重要的意義▼

① 整機構型對機器人的運動性能有重要影響：

LOLA機器人做了多種大腿和小腿的結構比較，最后從中選優，其目的是通過構型的改變提高機器人運動性能。

② 減少機器人重量和腿部轉動慣量對提升機器人的運動性能有幫助：

Digit機器人將膝蓋伺服驅動器上移到大腿，踝關節伺服驅動器上移到小腿，減少腿部轉動慣量，步行速度明顯提升。

③ 增加腿部彈性機構可以減少機器人行走沖擊力和儲能：

Digit機器人減少腿部轉動慣量，同時增加彈性元件，提升機器人運動能力和安全性。

整機構型的研究應用

下面我們從運動關節、構建流程、減速器等幾個方面，來看看仿人機器人的整機構型研究及應用。

· 整機構型和伺服驅動器的關系

整機構型和伺服驅動器之間有兩種關系，一類是伺服驅動器作為獨立模塊，單獨測試組裝，再和整機結構連接；另一類則是伺服驅動器結構和整機融合在一起。優必選大型仿人服務機器人Walker目前用的就是第一種方案。

Walker可以實現開冰箱、遞送物品等靈活服務動作

· 仿人機器人的運動關節特點

Walker作為“智能助手”，在一些特定場合，能夠幫助或代替人類完成簡單重復的服務。因此，在做機器人關節設計時，我們首先看看人類關節和肌肉是怎么工作的。

人的關節運動的特點之一，是運作速度快、機動性好，同時腳著力點是離散的、高速碰撞的。

如何滿足這種關節運動特點？這就需要在關節設計的時候，實現瞬時高功率輸出、高能量利用效率以及抗瞬時沖擊能力。

Walker具備上樓梯的適應能力

因此，彈性驅動器的概念被提出，它的基礎來源于Hill三元素力肌肉模型，主要由三部分組成：CE收縮單元、SE串聯單元、PE并列單元，分別有兩種組合形式：PS肌肉模型、SP肌肉模型。

當兩種模型轉換成機器人應用的驅動器時，可以產生多種形式（上圖右）：

(a)是傳統的剛性驅動器，可以理解為電機+減速器+編碼器；(b)是傳統的驅動器+彈性單元，然后連接負載，構成SEA串聯驅動器；(c)是在傳統的驅動器外并聯一個彈性單元，就是PEA；(d)在SE的基礎上增加離合器clutch，彈性單元可以被控制；(e)(f)則是以上三種的一個組合形式。

· 整機構型的構建流程

對于Walker整機構型的構建流程，首先定義每個關節的力矩需求、轉角需求、尺寸規格等，再根據需求去選擇電機、減速器、編碼器等。

整個驅動器方案做好后，再設計仿人機器人的構型，把機器人整機三維模型放進仿真平臺測試，經過幾輪迭代，得到一個優化設計。