摘 要:本文通過對人形機器人關(guān)節(jié)運動控制的技術(shù)現(xiàn)狀進行了較為全面的分析，指出目前人形機器人關(guān)節(jié)運動控制 存在的突出技術(shù)問題，并提出了一些解決方案和思路，最后對未來人形機器人發(fā)展進行了展望。

1 人形機器人的發(fā)展現(xiàn)狀
人形機器人是機器人領(lǐng)域中一個重要的技術(shù)分支，涉及到機器人的多個方面的關(guān)鍵技術(shù)以及這些技術(shù)的集成和融合。從系統(tǒng)角度看，人形機器人是一個高自由度的復(fù)雜控制系統(tǒng)。其制造、設(shè)計、建模和運動規(guī)劃都涉及到許多技術(shù)問題，如驅(qū)動和傳動的實現(xiàn)、感知與決策的融合，以及軟硬件的有效結(jié)合等。從運動的角度看，人形機器人是以腳為支撐點與地面進行間斷性接觸的。它的腳與地面接觸的空間很小，時間也很短，這導(dǎo)致了穩(wěn)定控制的時空域非常有限。同時人形機器人面臨建模的不準(zhǔn)確性、地面的不平整性以及作業(yè)過程中各種位置干擾等問題。由于其本質(zhì)上不穩(wěn)定，從而在應(yīng)用中面臨著許多困難。上世紀(jì)60年代到本世紀(jì)2015年，學(xué)術(shù)界主要關(guān)注的問題都是圍繞如何設(shè)計制造具有穩(wěn)定運動能力的人形機器人展開研究。隨著這些關(guān)鍵技術(shù)的逐步解決，我們目前的焦點已經(jīng)擴展至如何將人形機器人應(yīng)用于多樣化的場景中，并能夠適應(yīng)各種特定需求，另外，還需要具備通用性，能夠在這種形態(tài)下執(zhí)行各種任務(wù)?？傊?，人形機器人給機器人技術(shù)的各個方面都帶來了新的挑戰(zhàn)，并推動了從電機、高精度減速傳動到氣動、液壓部件及其控制系統(tǒng)等相關(guān)零部件技術(shù)的快速發(fā)展。
第一臺人形機器人誕生于1969年。2000年，本田公司采用了直流電機和諧波減速器等關(guān)鍵技術(shù)，推出了ASIMO人形機器人，能夠以每小時1.6公里的速度行走。2009年起，美國波士頓動力公司開始致力于滿足美軍的需求，并在福島核電站事故后開始研究高動態(tài)運動的人形機器人，以便執(zhí)行特種任務(wù)。在2022年特斯拉發(fā)布人形機器人，馬斯克關(guān)于人形機器人方面的一系列的規(guī)劃、布局，引起了世界的廣泛關(guān)注。
近幾年，中國人形機器人也取得了長足的進步。多個大學(xué)與科研機構(gòu)投入大量人力物力研究，取得了好多令人矚目的成績。宇樹科技作為國內(nèi)領(lǐng)先的人形機器人企業(yè)之一，其推出的Unitree G1人形機器人備受關(guān)注。該產(chǎn)品采用了先進的傳感器技術(shù)和電機驅(qū)動方案，具備出色的靈活性和穩(wěn)定性。同時，Unitree G1還具有豐富的應(yīng)用場景和可擴展性，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。深圳眾擎機器人科技有限公司2025年2月成功實現(xiàn)會前空翻特技的人形機器人，這一突破性成果在社交媒體引發(fā)廣泛關(guān)注。首屆世界人型機器人運動會于2025年8月19日在北京冬奧會會場舉行，來自全球500多臺機器人參與，涵蓋踢拳、足球等26個項目，中國團隊在26個項目中奪冠20項，技術(shù)優(yōu)勢顯著。當(dāng)然我們在看到成績的同時，也要看到現(xiàn)有人形機器人的不足之處，如動作笨拙、走路不夠連貫。尤其是上下臺階對高度判斷不夠準(zhǔn)確，存在掛腳現(xiàn)象。在跑步過程中，關(guān)節(jié)電機過熱。還有內(nèi)部接插件連接性不好，頻繁出現(xiàn)故障，使得整個機器人系統(tǒng)運行效率偏低，電池續(xù)航時間不足等。人形機器人要達(dá)到能夠與真人相比美的程度，設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)上還有很長的路要走。

2 人形機器人快速發(fā)展過程中關(guān)節(jié)運動控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
人形機器人核心技術(shù)競爭主要集中在關(guān)節(jié)設(shè)計與智能控制系統(tǒng)兩個方面。本文重點探討關(guān)節(jié)運動控制系統(tǒng)。關(guān)節(jié)運動控制系統(tǒng)技術(shù)路線分為線性關(guān)節(jié)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)兩種技術(shù)路線。人形機器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和線性關(guān)節(jié)在運動方式、結(jié)構(gòu)組成、應(yīng)用場景上存在顯著差異。
2.1 運動方式
旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)通過電機驅(qū)動減速器（如諧波減速器或行星減速器），將高速小扭矩運動轉(zhuǎn)化為低速大扭矩旋轉(zhuǎn)運動，適用于肩、肘、髖、膝等需大角度轉(zhuǎn)動的部位，支持360度旋轉(zhuǎn)。線性關(guān)節(jié)則通過滾柱絲杠、行星滾柱絲杠或梯形絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)為直線運動，主要分布于腿部、手臂等需要高負(fù)載支撐或直線推拉的關(guān)節(jié)，實現(xiàn)精準(zhǔn)的伸縮、推拉動作。

2.2 結(jié)構(gòu)組成
旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以電機+減速器為核心，搭配力矩傳感器、編碼器等部件，結(jié)構(gòu)緊湊；線性關(guān)節(jié)則需集成滾柱絲杠、無框力矩電機及高精度傳感器，體積相對較大，但承載力更強。例如，特斯拉Optimus的線性關(guān)節(jié)采用行星滾柱絲杠方案，可提供更大推力并具備自鎖功能。
2.3 應(yīng)用場景
旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)適配高爆發(fā)、靈活性需求高的場景，如手臂揮動、轉(zhuǎn)身；線性關(guān)節(jié)則面向高承載、高精度需求，如腿部支撐、跳躍、搬運等。通過反置式行星滾柱絲杠實現(xiàn)微米級控制，反應(yīng)速度達(dá)0.5毫秒以內(nèi)，適用于高負(fù)載運動控制。旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與線性關(guān)節(jié)兩種技術(shù)方案的優(yōu)缺點如表1所示。
從表1可以看出，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與線性關(guān)節(jié)各自存在明確的優(yōu)缺點，單純的旋轉(zhuǎn)或直線關(guān)節(jié)難以滿足復(fù)雜的工作場景，這就催生了混合關(guān)節(jié)模組的創(chuàng)新發(fā)展，通過將旋轉(zhuǎn)和直線運動機構(gòu)有機整合實現(xiàn)了更靈活的運動方式。這種技術(shù)融合不僅體現(xiàn)在傳動方式上，更體現(xiàn)在材料科學(xué)、控制算法等多個層面的創(chuàng)新：新型復(fù)合材料的使用減輕了關(guān)節(jié)重量同時保證了結(jié)構(gòu)強度；智能控制算法的引入使關(guān)節(jié)能夠根據(jù)負(fù)載情況自動調(diào)整參數(shù)；集成化設(shè)計則將傳感器、驅(qū)動器和控制器高度集成，大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。

3 人形機器人關(guān)節(jié)運動控制系統(tǒng)存在的技術(shù)問題
3.1 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)零速效率問題
無論什么電機，電機運行效率與轉(zhuǎn)速息息相關(guān)。電機從額定轉(zhuǎn)速到零速，效率會越來越低，在零速運行時的機械功率為零，此時系統(tǒng)效率也為零。但是零速時電機仍需克服空載電流導(dǎo)致的銅損和鐵損。假如讓人形機器人的某一部分關(guān)節(jié)保持固定的姿態(tài)負(fù)重，如人形機器人在站立狀態(tài)下，保持張開雙臂的姿態(tài)不動，或者讓人形機器人保持一個扎馬步的動作不動，時間長了，電機與電機控制器都會過熱。

3.2 電機與電機控制器的散熱問題
一個人形機器人身上在包含靈巧手的情況下，有近50臺電機及其控制系統(tǒng)，所有電機系統(tǒng)在比如跑步等高復(fù)合強度工作時，發(fā)熱非常厲害，如何保證有效散熱，確保電機及其控制系統(tǒng)能夠工作在合理的溫度范圍，將是一個重大課題。目前人形機器人，為了減低重量，多采用輕型復(fù)合材料，導(dǎo)熱性能普遍較差，凸顯了散熱問題的重要性。在人形機器人馬拉松比賽中，人在機器人后邊奔跑為機器人扇風(fēng)或者噴水冷卻，就是人形機器人關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)散熱不良問題的具體體現(xiàn)。

3.3 接插件繁多接觸不良導(dǎo)致的可靠性問題
人形機器人用電機及其控制系統(tǒng)均屬于高精度位置伺服控制系統(tǒng)。電池兩根線接入電機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)逆變?yōu)槿嗯c電機相連，電機需要電流、位置、溫度傳感器與控制器相連。另外，對于采用諧波減速器等輸出扭矩不好間接計算的系統(tǒng)，還需要安裝扭矩傳感器與控制器相連。同時，電機控制器還需要通過通信線與整個機器人的域控網(wǎng)絡(luò)連接。由于電機系統(tǒng)數(shù)量太多，走線只能夠從電機中心穿過。如果設(shè)計機械抱閘，還需要抱閘線圈控制線與控制器相連。由于電機功率小，直徑小，控制器PCB面積也同比縮小，導(dǎo)致只能選夠類似手機內(nèi)部采用的小型接插件。這些接插件，在人形機器人快速運動過程中產(chǎn)生的劇烈振動，引起接插件松動或者接觸不良，輕則導(dǎo)致機器人功能異常，重則導(dǎo)致機器人局部癱瘓或者整體癱瘓。
3.4 采用諧波減速器的問題
諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪和剛輪三個核心組件構(gòu)成。波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時引發(fā)柔輪周期性彈性變形，使其與剛輪嚙合并傳遞運動，從而實現(xiàn)減速。諧波減速器減速原理如圖1所示，在0°時，柔輪波發(fā)生器彎曲成橢圓狀，因此在長軸部分，剛輪和柔輪咽合，在短軸部分，則處于完全脫開狀態(tài)；旋轉(zhuǎn)90°時，固定剛輪，使波發(fā)生器按照順時針轉(zhuǎn)動，柔輪發(fā)生彈性變形，與剛輪喘合位置順次移動；旋轉(zhuǎn)180°時，柔輪僅向逆時針方向移動一個齒；旋轉(zhuǎn)360°時，由于柔輪比剛輪小2個齒，柔輪向逆時針方向移動2個齒。由于諧波減速器具有傳動精度高（回程間隙≤1弧分）、單級傳動比大（50-500）、體積小等特點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人、協(xié)作機器人、人形機器人及航空航天、機床等領(lǐng)域。
諧波減速器除上述優(yōu)點外，還存在以下的缺點：
（1）材料與工藝要求高：諧波減速器依賴柔輪的彈性變形實現(xiàn)傳動，需高硬度材料和精密加工以維持嚙合精度，制造成本較高 。目前以日本進口鋼材為主。
（2） 散熱條件差： 柔輪變形產(chǎn)生的熱量難以快速散發(fā)，長時間運行易導(dǎo)致溫度升高，影響性能域可靠性。
（3）轉(zhuǎn)動慣量大：波發(fā)生器等部件增加轉(zhuǎn)動質(zhì)量，導(dǎo)致動態(tài)起動力矩較大，不適合小功率或高動態(tài)響應(yīng)場景。
（4）易疲勞損壞：柔輪周期性變形產(chǎn)生交變應(yīng)力，長期使用易出現(xiàn)疲勞裂紋，降低壽命。尤其在大扭矩快速沖擊的情況下，壽命會大幅縮短。
（5）傳動比限制：減速比通常需大于60，小減速比會導(dǎo)致性能浪費和壽命縮短
（6） 精度與維護要求： 需定期維護（如更換潤滑油），且對安裝精度敏感，錯誤安裝可能引發(fā)噪音或損壞 。
（7）輸出扭矩?zé)o法直接通過計算得到：需要加裝昂貴的扭矩傳感器，既增加了體積重量，又大幅增加了成本。
3.5 電池電量供應(yīng)與續(xù)航不足
目前的人形機器人的幾十個電機系統(tǒng)，由于能耗高，其電量供給是一個大難題。如果電量少，滿電狀態(tài)只能夠工作幾十分鐘，如果配備更大容量電池，又會大幅增加機器人重量，不僅影響機器人的運動性能，其能耗進一步增加，續(xù)航時間增加不成正比。在實際應(yīng)用場景中，頻繁充電或者更換電池，不僅影響工作效率，也限制了人形機器人的使用范圍，使其難以長時間在工業(yè)、服務(wù)等領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。
3.6 靈巧手問題
靈巧手是人形機器人設(shè)計中難度最大的環(huán)節(jié)。主要是由于尺寸小、多大22個以上的自由度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸小、機械電子部件復(fù)雜，靈巧手控制不夠靈巧、感知（觸覺、力度）能力差、成本高、壽命短，限制了人形機器人的大范圍批量應(yīng)用。

4 人形機器人關(guān)節(jié)運動控制技術(shù)問題解決方案
4.1 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)零速效率問題
只要是采用旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的情況下，零速運行效率均為零。在這種情況下，解決該問題的唯一方法是增加機械制動器與控制單元。在抱閘后，延時撤銷電機運行指令，電機與控制器均不會發(fā)熱。運動時，先將關(guān)節(jié)電機控制器啟動，位置伺服控制，然后打開抱閘，做運動動作；動作完成后，在零速位置伺服控制情況下，零速延時后閉合抱閘回路，然后撤銷抱閘指令，然后在撤銷電機控制器運行指令。這樣嚴(yán)格的控制時序可以保證運行-停止-再運行時的連貫性與位置精度。如果采用絲杠、液壓或者氣動部件組成的線性關(guān)節(jié)，則不需要制動器。
4.2 電機與電機控制器的散熱問題
電機與電機控制器的散熱需要從減少發(fā)熱與增加散熱能力兩個方面著手解決。電機與電機控制器均為發(fā)熱源，必須從兩方面提升效率。
4.2.1 關(guān)節(jié)電機效率提升方法
機器人關(guān)節(jié)電機主要包括直流電機、伺服電機、步進電機、空心杯電機和無框力矩電機五大類。每種類型在控制精度、響應(yīng)速度和應(yīng)用場景上各有特點。各種關(guān)節(jié)電機優(yōu)缺點如表2所示。
在表2所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)電機中，從電機原理上講，在大多數(shù)場合均采用三相集中繞組直流無刷電機。無刷直流電機提高效率主要從電磁設(shè)計、控制策略、散熱設(shè)計及機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化等多方面入手。在電磁設(shè)計上，選擇高剩磁、高矯頑力的永磁材料，如釹鐵硼，能產(chǎn)生更強磁場，減少勵磁損耗。同時，合理設(shè)計繞組匝數(shù)和線徑，根據(jù)電機額定功率和電壓精確計算，以達(dá)到最佳電磁性能。低壓大電流電機，可以采用扁線替代圓線，提升效率?？刂撇呗苑矫?，采用矢量控制算法，將定子電流分解為轉(zhuǎn)矩分量和勵磁分量，實現(xiàn)扭矩與勵磁的精確控制，以提高效率。采用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制算法則能快速響應(yīng)負(fù)載變化，減少動態(tài)能量損耗。此外，根據(jù)電機運行狀態(tài)實時調(diào)整控制參數(shù)，實現(xiàn)自動節(jié)能運行，如負(fù)載小時降低電壓和電流，負(fù)載大時增加，以保證輸出功率。散熱設(shè)計上，采用高效散熱裝置，能夠有效降低電機定轉(zhuǎn)子溫度，減少銅損與鐵損。如設(shè)計散熱鰭片增加散熱面積、合理設(shè)計散熱風(fēng)道（自然空氣對流或者強迫風(fēng)扇、液冷換熱）使空氣順暢流通以帶走熱量。機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，減少機械摩擦損耗，如采用低摩擦系數(shù)的軸承。在保證機械安全的前提下，轉(zhuǎn)子和定子之間氣隙最小并在高速旋轉(zhuǎn)情況下，保持均勻，避免附加損耗。上述措施的綜合應(yīng)用，能有效提高無刷直流電機的運行效率。

4.2.2電機控制器效率提升方法
目前人形機器人的關(guān)節(jié)電機基本采用低壓供電方案，
電機控制器的效率對系統(tǒng)效率提升至關(guān)重要。電機控制器與電機已經(jīng)可以集成到一起，電機引線的損耗已經(jīng)很小了，主要提升電機控制器效率的核心手段只有采用高效的第三代寬禁帶半導(dǎo)體GaN MOS替代傳統(tǒng)的 LV MOS。在低壓電機驅(qū)動場景下，傳統(tǒng)硅MOS面臨顯著瓶頸。由于硅MOS自身特性在大電流工作時會產(chǎn)生較大的導(dǎo)通損耗和熱量，同時需要更高的散熱設(shè)計成本，直接增加了系統(tǒng)成本，也占用更多PCB面積。此外，硅MOS開關(guān)速度有限，高頻PWM驅(qū)動時開關(guān)損耗較高，難以滿足高性能電機的控制需求。與此同時，硅MOS在高溫和高頻下的性能衰減也限制了其在緊湊型電機驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用。死區(qū)時間與體二極管反向恢復(fù)效應(yīng)帶來的瞬態(tài)電流尖峰和EMI問題，使得系統(tǒng)設(shè)計更加復(fù)雜。采用GaN MOS，有以下幾點好處：
（1）氮化鎵器件的高頻性能直接推動了人形機器人伺服控制系統(tǒng)中PWM（脈寬調(diào)制）控制精度的提升，能夠顯著降低電流紋波，以滿足對關(guān)節(jié)電機進行毫秒級的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)人形機器人類人化的的各種動態(tài)動作控制。
（2）氮化鎵器件的導(dǎo)通電阻Rds(on)比硅基器件低一個數(shù)量級，開關(guān)損耗幾乎可以忽略不計。人形機器人在實際應(yīng)用中需要應(yīng)對各種復(fù)雜環(huán)境，例如搬運重物、跨越障礙等場景，這對關(guān)節(jié)電機的爆發(fā)功率提出了極高要求。而氮化鎵器件的低開關(guān)損耗特性使其能夠在高頻高功率狀態(tài)下穩(wěn)定可靠地運行。
（3）氮化鎵能夠在較小的空間內(nèi)處理較大的電場，同時擁有更快的開關(guān)速度，這就使得基于氮化鎵的功率器件可以實現(xiàn)更高的功率密度輸出。換句話說，就是在相同體積下，氮化鎵器件能夠提供更大的功率，或者在提供相同功率時，氮化鎵器件的體積可以更小、重量更輕。氮化鎵芯片應(yīng)用于人形機器人關(guān)節(jié)電機驅(qū)動時，控制模塊的體積可以減少30%。對于人形機器人而言，這種小型化優(yōu)勢尤為重要。
（4）氮化鎵材料的禁帶寬度遠(yuǎn)高于硅，使其在高溫環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定的性能。研究表明，氮化鎵器件在650°C以上的高溫中仍能正常工作，且其熱導(dǎo)率較高，能夠快速將熱量傳導(dǎo)至散熱系統(tǒng)。氮化鎵器件因低損耗和高熱導(dǎo)率，能夠?qū)崃考性诳煽胤秶鷥?nèi)，從而減少對主動散熱系統(tǒng)的依賴，并可以減小冷卻結(jié)構(gòu)（如風(fēng)扇或散熱片）尺寸，減小了關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)的體積和重量。
（5）通過軟件根據(jù)負(fù)載電流大小自動調(diào)整開關(guān)頻率及開關(guān)速度，保證控制器效率最優(yōu)也是一個很重要的策略。即輕載時高開關(guān)頻率、低開關(guān)速度；重載時低開關(guān)頻率、高開關(guān)速度，以減少開關(guān)損耗，提升控制器運行效率。
4.2.3 關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)散熱方案
人形機器人的散熱是人形機器人是否能夠大批量應(yīng)用的一個最迫切的問題。目前通過自然散熱，效果較差。我們?nèi)伺c許多哺乳動物通過皮膚汗腺的蒸發(fā)作用來調(diào)節(jié)體溫。能否通過該原理設(shè)計一套利用蒸發(fā)作用散熱方案呢？答案是肯定的。美國斯坦福大學(xué)崔屹教授提出了一種用于人工排汗皮膚（i-TRANS）的一體化三維親/疏水設(shè)計。在普通纖維纖芯材料的基礎(chǔ)上，采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）進行梯度選擇性表面改性，從而在橫向和縱向上形成親疏水性對比。在底層親水尼龍6納米纖維的額外幫助下，構(gòu)建的i-TRANS能夠定向輸送“汗液”，而不會捕獲多余的水分，并在頂部表面實現(xiàn)均勻的汗滴“分泌”，很好地模擬了人類皮膚排汗的情況，如圖2所示。這種模擬不僅為復(fù)制皮膚特性提供了新的見解，而且為出汗相關(guān)研究提供了合適的體外測試平臺，極大地避免了來自“皮膚”層的不必要干擾。此外，便捷、快速和經(jīng)濟的制備方法和廣泛的用途，可進一步促進其應(yīng)用。
香港城市大學(xué)吳偉教授團隊在《ACS Nano》期刊上發(fā)布了一項題為《Mammal-Skin-Inspired Adaptive Nanocomposites Cooling Membrane for Passive Battery Thermal Management》研究成果，提出了一種模仿哺乳動物散熱機制的自適應(yīng)散熱膜。研究團隊使用了石墨烯薄膜作為防腐層，并通過涂覆石墨烯的銅框架進一步增強傳熱性能，同時防止因重力作用引起的吸濕溶液分布不均。該散熱膜的工作原理如圖3所示：在高溫條件下， LiCl/GO@ ACF復(fù)合材料中的水分蒸發(fā)，從而降低溫度（即解吸-冷卻過程）；而當(dāng)溫度較低時，散熱膜會吸收周圍的水分恢復(fù)冷卻能力（即吸濕-再生過程）。多孔聚四氟乙烯（PTFE）用于封裝吸濕性材料，其可有效防止溶液泄漏并隔離灰塵，同時允許水蒸氣透過，確保持續(xù)有效的熱管理。

4.3 減少接插件的一些技術(shù)方案
在體積非常狹小的情況下，眾多的接插件，帶來系統(tǒng)可靠性的大幅下降，尤其是在高幅值振動環(huán)境下。如何減少或者不用接插件，是關(guān)節(jié)電機及其控制系統(tǒng)的重要研究課題。
（1）關(guān)節(jié)電機控制器直流供電輸入
關(guān)節(jié)電機控制器直流供電輸入為了安裝方便， 一般采用端子。大多關(guān)節(jié)電機電機軸中間都挖成空心的，用于走線束。這個端子電流動態(tài)變化率比較大，存在接觸不良時容易發(fā)熱碳化問題。建議采用取消插座，引線通過PCB焊接，然后通過局域性的直流接線盒來實現(xiàn)連接。

（2）關(guān)節(jié)電機與電機控制器驅(qū)動連接
關(guān)節(jié)電機電機控制器都基本與電機高度集成，電機控制器一般采用圓形PCB來實現(xiàn)，因此，電機三相線一般通過焊接實現(xiàn)連接，不需要接插件。
（3）關(guān)節(jié)電機控制器電機電流檢測
關(guān)節(jié)電機電機控制器對電機電流檢測，建議采用高邊或者低邊電流間接檢測方案或者PCB式的Hall傳感器、線性放大器等來實現(xiàn)，避免采用輸出Hall進行檢測，就可以避免采用接插件連接。

（4）關(guān)節(jié)電機速度或者位置傳感器與電機控制器連接
一般電機速度或者位置傳感器采用光電編碼器或者磁電編碼器，編碼器中又有增量式與絕對值式兩種。如果采用獨立的編碼器，其與電機控制器連接就必須采用接插件，大幅降低了系統(tǒng)的可靠性。建議采用接收部件直接焊接在電機控制器PCB上，激勵部件直接安裝在電機軸上，可以取消接插件，提高可靠性，但是必須確保運動部件與PCB安裝的距離，確保信號感應(yīng)的可靠性。常見的磁電式位置傳感器、光電式傳感器、電渦流傳感器等均可實現(xiàn)。
（5）關(guān)節(jié)電機溫度傳感器與電機控制器連接
電機溫度傳感器是確保電機安全的主要保護器件。常用的Pt系列或者NTC/PTC系列溫度傳感器通過埋入電機繞組來檢測。如果采用此類傳感器，就必須用引線方式，并通過插座來與電機控制器連接。取消插座的方法有：在PCB上安裝紅外傳感器的方法，直接檢測電機定子端部溫度；PCB上安裝Hall傳感器，在電機端部安裝永磁體，通過檢測磁場強度的變化來檢測電機定子溫度。
（6）關(guān)節(jié)電機控制器溫度傳感器與電機控制器連接
關(guān)節(jié)電機控制器一般采用功率管直接焊接在PCB上來實現(xiàn)，對功率管的溫度檢測可以在其附近表面貼裝NTC/PTC系列溫度傳感器，直接通過CPU檢測溫度即可。
（7）關(guān)節(jié)電機控制器控制信號
人形機器人身上有近60臺電機及配套的電機控制器，而這些電機控制器通過運動控制器通過現(xiàn)場總線或者CAN總線等進行聯(lián)合控制。這些接線是最多的，也是最容易因為接觸不良引起控制失靈。如果采用無線通信技術(shù)，可靠性與EMC干擾問題無法解決。一種最可行的方案是采用低壓直流載波通信技術(shù)，將電機控制器電源供電與通信控制信號合二為一，徹底解決可靠性問題。在發(fā)送端，原始信息信號（如控制指令或數(shù)據(jù)）被調(diào)制到一個高頻載波信號上。調(diào)制方式常見于頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）或正交頻分復(fù)用（OFDM）等技術(shù)，使信息“搭載”在載波上形成調(diào)制信號。這個高頻調(diào)制信號通過耦合電路注入直流電力線，由于載波頻率遠(yuǎn)高于直流電的基頻（通常為0Hz），兩者在物理層通過頻率分離實現(xiàn)共存，互不干擾。信號沿直流線路傳輸至接收端，經(jīng)耦合電路提取后，通過解調(diào)器還原出原始信息。

4.4 采用諧波減速器可靠性提升
電機+諧波減速器是目前旋轉(zhuǎn)電機關(guān)節(jié)方案最主要的技術(shù)方案之一。但是由于諧波減速器固有的可靠性問題，將極大制約旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)的批量應(yīng)用。如何提升諧波減速器可靠性是一個重要的研究課題。諧波減速器的可靠性提升涉及多個層面的優(yōu)化，包括設(shè)計、材料、制造工藝、測試驗證以及智能化管理。
（1）材料與工藝優(yōu)化
通過精密加工工藝和材料選擇提升關(guān)鍵零部件的精度與一致性，強化熱處理及表面處理工藝以提高耐磨性和抗疲勞性能。合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計（如波紋式或楔式結(jié)構(gòu)）并簡化維護需求，減少故障點。
（2）潤滑與熱管理
優(yōu)化潤滑系統(tǒng)設(shè)計，根據(jù)負(fù)載特性和環(huán)境條件選擇合適的潤滑方式與潤滑劑，并定期維護以減少摩擦損耗。同時，采用高效熱管理技術(shù)控制溫升，避免因過熱導(dǎo)致性能下降。
（3）智能監(jiān)控與預(yù)測性控制與維護
在動態(tài)加減速過程中，采用預(yù)測扭矩控制算法，減少對柔輪的沖擊，提高可靠性與壽命；采用數(shù)字孿生技術(shù)、集成智能算法如基于人工智能和大數(shù)據(jù)分析，對歷史運行數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)對諧波減速器狀態(tài)的實時監(jiān)控、故障預(yù)警和壽命預(yù)測。這有助于提前發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險并優(yōu)化維護策略。
（4）可靠性設(shè)計與評估
在設(shè)計階段充分考慮使用環(huán)境（如溫度、濕度、粉塵）、負(fù)載特性（大小、變化范圍、工作周期），并通過可靠性分析方法預(yù)測工況下的壽命和故障率。測試后對結(jié)果進行評估并迭代優(yōu)化設(shè)計。一個有效策略是內(nèi)部集成扭矩檢測單元，確保輸出扭矩任何時候不超過機械破壞應(yīng)力最大值。另外機器人關(guān)節(jié)機場處于零速定位狀態(tài)，柔輪長時間變形易出現(xiàn)疲勞裂紋，降低壽命。另外一個提高可靠性的方法是內(nèi)置機械抱閘機構(gòu)，確保零速減速機構(gòu)不承受機械應(yīng)力。
（5）壽命測試方法
建立全面的壽命測試體系，包括疲勞壽命測試、環(huán)境適應(yīng)性測試和長期運行穩(wěn)定性測試，通過模擬實際工作負(fù)載和環(huán)境條件獲取性能數(shù)據(jù)。同時，引入無損檢測技術(shù)（如超聲波檢測、磁粉檢測）實時監(jiān)測內(nèi)部狀態(tài)變化，為預(yù)測性維護提供依據(jù)。
總之，諧波減速器未來發(fā)展趨勢是高精度（微米級）、長壽命（如從1萬小時到10萬小時、定制化解決方案，同時通過供應(yīng)鏈整合和環(huán)保材料應(yīng)用進一步提升整體可靠性，并持續(xù)降低制造成本。未來可能替代諧波減速器的是行星滾柱絲杠，如圖4所示，主要優(yōu)點有：（1）高承載能力：通過多滾柱與絲杠的線接觸，負(fù)載能力比同規(guī)格滾珠絲杠高3-10倍：

（2）緊湊設(shè)計：相同負(fù)載下體積比滾珠絲杠小1/3，適合空間受限場景；（3）高精度：采用非圓弧螺紋和并聯(lián)誤差補償，精度可達(dá)±5微米；（4）自鎖性：無需額外供電即可保持負(fù)載，適合機器人關(guān)節(jié)等應(yīng)用；（5）
耐惡劣環(huán)境：對低溫、粉塵、化學(xué)沉積適應(yīng)性強。當(dāng)然行星滾柱絲杠也有技術(shù)壁壘高、加工成本高、傳動效率略低、噪音大的缺點。
4.5 電池電量供應(yīng)與續(xù)航不足問題根源與解決方案
宇樹科技G1人形機器人身高約130cm，體重約35kg，配備3D激光雷達(dá)和深度攝像頭，電池續(xù)航約為2小時，移動速度約為2米/秒。而登上2025年央視春晚的H1人形機器人，高約180cm，體重約47kg，移動速度達(dá)3.3m/s，潛在運動性能5m/s，其配備最大電壓67.2V/15Ah（0.864KW. h）電池。相比之下，特斯拉Optimus Gen-2高1.72米，重57kg，負(fù)載20kg（手臂附加5kg），行動速度最高可達(dá)8公里/小時（2.22米/秒），其配備2.3 KW.h/52伏電池包?？梢钥闯觯琀1人形機器人比特斯拉人形機器人更輕、更快，但電池包相對小得多?，F(xiàn)在市面上很多人形機器人用不到半小時就沒電了，電池是最大的短板。兩足人形機器人一方面移動速度較慢，另一方面也很耗能。根本原因是系統(tǒng)效率低、能耗太高及電池能量密度低導(dǎo)致。正常人體熱量消耗主要由基礎(chǔ)代謝率、食物熱效應(yīng)和體力活動三部分組成。維持生命活動所需的最低能量即基礎(chǔ)代謝率占每日總能量消耗的60-70%。成年男性基礎(chǔ)代謝率約為1500-1800千卡。消化吸收食物時消耗的能量即食物熱效應(yīng)約占10%。體力活動消耗差異最大，輕體力活動者每日增加300-500千卡，中體力活動者增加500-800千卡，重體力勞動者可能超過1000千卡。按照中體力活動者計算每日的熱量消耗在2000-2860千卡，相當(dāng)于2.32~3.32度的電力消耗。配備2.3度電的特斯拉Optimus Gen-2的連續(xù)工作時間在公開演示中記錄為4小時，與我們?nèi)梭w運行效率距還是很大的。要想讓機器人完全替代人，達(dá)到與人體運行效率接近的程度，還有很長的路要走。要解決人形機器人電池續(xù)航不足問題，主要從以下幾個方向：
4.5.1 提高機器人關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)的運行效率
目前人形機器人普遍采用的線性關(guān)節(jié)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)電機系統(tǒng)，盡管已經(jīng)采用高效永磁電機，效率已經(jīng)比較高了，但是與同樣的人體結(jié)構(gòu)相比，運動效率還是比較低的。如果想進一步提升系統(tǒng)效率，采用人體仿生學(xué)，采用筋牽拉（腱繩）與局部肌肉（線性收縮）相互作用的運動原理實現(xiàn)省力杠桿，運動效率更高。
針對這一問題，來自長春工業(yè)大學(xué)的孫建偉教授研究團隊進行了深入研究，并于近期取得新突破。該研究團隊受人體腿部骨骼-肌肉系統(tǒng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和運動機理啟發(fā)，結(jié)合骨骼的簡化整合方法以及肌肉等效替換原則，提出了一種基于張拉整體結(jié)構(gòu)的仿生腿式機器人結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過分離滾動與滑動的設(shè)計，復(fù)現(xiàn)了人體膝關(guān)節(jié)的可變瞬時旋轉(zhuǎn)中心功能，并展現(xiàn)出在步態(tài)相似性與減振方面的潛力。它綜合了張拉單元的大變形、自恢復(fù)能力與四桿機構(gòu)的死點鎖定功能，以及類似人體肌肉系統(tǒng)的纜繩解鎖機制，可在無膝關(guān)節(jié)電機的前提下，僅利用足部與地面的接觸便完成膝關(guān)節(jié)順應(yīng)-剛性-順應(yīng)的原位切換。這一創(chuàng)新打破了傳統(tǒng)腿式機器人對關(guān)節(jié)電機的依賴，僅需髖關(guān)節(jié)布置的單個直流電機與基礎(chǔ)的控制程序，即可流暢完成單腿的完整步態(tài)周期。西安交通大學(xué)西安交通大學(xué)“騰飛人才”特聘教授、博士生導(dǎo)師徐光華團隊以節(jié)肢類生物中的兩類優(yōu)勢種群生物為研究對象，包括甲殼類的珍寶蟹和波士頓龍蝦以及昆蟲類的蝗蟲和沫蟬，首次提出一種具有一對反向共軛面的剛?cè)嵋惑w的外骨骼模型，并將其應(yīng)用于人手外骨骼的設(shè)計中，通過融合生物關(guān)節(jié)優(yōu)勢與人體運動特性，克服了目前手功能損傷患者所用的康復(fù)輔助設(shè)備中普遍存在的體積重量大、機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動效率低、適配性差等缺陷。因此，這種新型仿生關(guān)節(jié)可用于可穿戴式外骨骼康復(fù)機器人。為了使該關(guān)節(jié)模型同樣適用于工業(yè)，徐光華團隊提出了一種優(yōu)化的節(jié)肢動物關(guān)節(jié)模型。具體來說，該模型由一對具有對稱性的反向共軛面組成，共軛面的相對運動使輸出端產(chǎn)生特定的運動軌跡。該團隊提出的反向共軛面的關(guān)節(jié)模型，通過對共軛面的設(shè)計，使輸出端精確擬合多特征點軌跡，結(jié)構(gòu)得到簡化，傳動效果更加高效，擬合也更精確。總之，仿生關(guān)節(jié)外骨骼輕量化、運動擬合效果好、節(jié)能三大優(yōu)勢是推動人形機器人關(guān)節(jié)高效化的主要發(fā)展方向。
4.5.2 人形機器人輕量化
人形機器人輕量化絕非簡單的“減重游戲”，而是破解商業(yè)化困局的核心鑰匙。當(dāng)續(xù)航焦慮、運動遲滯、成本高企成為阻礙人形機器人落地的三座大山時，輕量化通過材料革新、結(jié)構(gòu)重構(gòu)與工藝革命，正在打開新的可能性：針對續(xù)航破局，特斯拉Optimus減重33公斤后，續(xù)航從1.8小時躍升至4.2小時，能量效率提升133%?？梢娙诵螜C器人輕量化的意義非常重大。
針對性能躍遷，鎂合金關(guān)節(jié)使埃斯頓機器人響應(yīng)速度提升5%，能耗降低10%。輕量化金屬之王鎂合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，密度僅為鋁的2/3，不到鋼的1/4。其優(yōu)勢除輕量化外，電磁屏蔽性能優(yōu)異，可以有效保護內(nèi)部精密電子元件；散熱效率高，解決機器人運動發(fā)熱痛點；我國鎂礦資源豐富，占全球70%以上儲量，具備成本優(yōu)勢。鎂鋁合金需要解決表面處理問題。
針對成本重構(gòu)，特種工程塑料PEEK（聚醚醚酮）材料俗稱“塑料黃金”替代金屬齒輪， 單臺減速器成本下降30%，重量銳減70%。PEEK成為金字塔尖的材料明星，其性能令人驚嘆：強度是鋁合金的8倍，密度僅為鋁合金的1/2；耐高溫（250℃以上）、耐腐蝕、自潤滑；完美適配關(guān)節(jié)、齒輪、軸承等核心部件需求。
4.5.3 電池高功率密度與輕量化
人形機器人輕量化的第三個方面就是電池的功率密度持續(xù)提升。目前，鋰離子電池的功率密度通常在250-700W.h/ kg范圍內(nèi)，具體數(shù)值因電池類型和應(yīng)用場景而異。在重點提升電池功率密度的同時，減小體積同等重要，便于機器人身體的合理布局。人體的能量基本存儲在腹部肝臟中，如果電池體積足夠小，就可以放置于腹部。另外，采用整體直流共母線結(jié)構(gòu)，采用分布式電池供電，有利于減小電池包重量，合理布局機器人的重心，減少控制難度與控制功率，提高系統(tǒng)運行效率。人形機器人電池容量可以設(shè)計成與人工作時間接近的工況，比如可以連續(xù)工作4小時，吃飯休息一個小時，在休息期間，通過快速充電，徹底解決補能問題，既解決了輕量化，又提高了運行效率，徹底解決了實用化技術(shù)難題。

4.6 靈巧手
人形機器人是以人的形狀做為仿生設(shè)計的基礎(chǔ)。但是人形機器人真正能夠替代人、實現(xiàn)與真人一樣的工作，除四肢、五官、AI大腦外，核心就是靈巧手的設(shè)計。如果沒有靈巧手，基本上就無法實現(xiàn)與人相近的自主工作，只能夠用使用特定的裝備干特定的工作，將極大限制人形機器人的應(yīng)用。由于靈巧手的設(shè)計難度甚至超過人形機器人本身，因此建議人形機器人第一階段是使用特定的裝備干特定的工作，第二階段，等靈巧手技術(shù)成熟后，再向復(fù)雜工況大批量推廣。
靈巧手作為融合精密傳動、多模態(tài)感知與智能算法的尖端裝置，正在重新定義人與機器協(xié)作的邊界。從穿針引線般的精細(xì)微操作，到照料患者時的溫柔觸碰，靈巧手憑借其卓越的高精度特性與精準(zhǔn)力控能力，賦予了機器人“感知世界、理解世界、改變世界”的能力。靈巧手的核心結(jié)構(gòu)通常由驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四大部分構(gòu)成，各部分功能既獨立又協(xié)同，共同實現(xiàn)類人抓取、精細(xì)操作等復(fù)雜任務(wù)。其中，驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供動力，用于實現(xiàn)各手指的運動；傳動系統(tǒng)將驅(qū)動系統(tǒng)提供的動力傳遞至手指關(guān)節(jié)，并通過機械結(jié)構(gòu)調(diào)整力的方向、大小和運動形式，實現(xiàn)精準(zhǔn)的關(guān)節(jié)運動控制，其傳動方式多樣，包括連桿傳動、齒輪/渦輪蝸桿傳動、腱繩傳動等；感知系統(tǒng)則通過配置觸覺、力覺等傳感器實現(xiàn)感知能力；控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理傳感器傳來的各種信息，并根據(jù)預(yù)設(shè)的算法和指令，控制電機和傳動裝置，實現(xiàn)對靈巧手動作的精準(zhǔn)控制。
國外方面，F(xiàn)igure AI、特斯拉等人形機器人本體企業(yè)也在自研靈巧手。其中，F(xiàn)igure AI采用“空心杯電機+行星減速器+連桿”方案，其第四代靈巧手具備16個自由度，可抓取25kg物體，并集成了觸覺傳感器，已展示了在家庭收納、工業(yè)分揀等方面的能力。特斯拉Optimus靈巧手從初代11自由度升級至第三代22自由度。第三代靈巧手采用“行星齒輪箱+行星滾柱絲杠+腱繩”三級傳動方案，實現(xiàn)高精度與柔性力控；觸覺傳感器覆蓋全手指及手掌，集成電子皮膚支持觸覺、溫度等多模態(tài)感知，配合六維力傳感器形成閉環(huán)控制。其自由度密度接近人手，可完成動態(tài)抓取（如接網(wǎng)球）和復(fù)雜操作（如疊襯衫）。

當(dāng)前，不同廠商在靈巧手的設(shè)計、驅(qū)動方式、控制算法等方面采用了不同的技術(shù)路線。這種技術(shù)路線的多樣性，雖然在一定程度上促進了技術(shù)創(chuàng)新，但也導(dǎo)致了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，產(chǎn)品之間的兼容性和互換性較差。例如，在傳動系統(tǒng)方面，傳動方式多種多樣，包括腱繩傳動、蝸輪蝸桿、連桿、齒輪、微型絲桿等；在驅(qū)動方式上，靈巧手有電動、氣動、液壓、形狀記憶合金以及混合驅(qū)動等多種技術(shù)路線，尚未形成共識。這不僅增加了企業(yè)的研發(fā)成本和市場推廣難度，也給用戶的選擇和使用帶來了不便，不利于整個行業(yè)的規(guī)?；l(fā)展。因此，亟需打破靈巧手技術(shù)路線不統(tǒng)一對行業(yè)發(fā)展的桎梏。
人類的手部有21個自由度（含手腕為27個），是人類最為靈活且復(fù)雜的器官之一。當(dāng)前靈巧手技術(shù)雖有進步，但與人類手部性能和靈活性仍存在較大差距。而且，在傳感器、力控、材料技術(shù)等方面仍有待突破。以感知系統(tǒng)為例，完成“端起一杯咖啡”這樣的簡單動作，靈巧手需要依靠視覺、觸覺、力覺等多模態(tài)感知系統(tǒng)的協(xié)同配合，精確判斷運動幅度和施力大小。然而， 目前的動態(tài)視頻識別、傳感器技術(shù)在精度、穩(wěn)定性與響應(yīng)速度，以及多源感知信息融合與處理等方面仍存在不足，難以精準(zhǔn)應(yīng)對復(fù)雜場景。力控技術(shù)方面，如何實現(xiàn)更加精確、穩(wěn)定的力控制，以適應(yīng)不同物體的抓取和操作需求，也是亟待解決的問題。材料技術(shù)方面，靈巧手需要實現(xiàn)輕量化的設(shè)計，同時需兼顧高強度、低質(zhì)量、高耐久性與仿生功能性。
總之，目前的靈巧手，普遍缺乏自主學(xué)習(xí)和自適應(yīng)執(zhí)行能力、應(yīng)用場景適配性受限、成本居高不下、可靠性不足等問題。從長遠(yuǎn)來看，與人類手最接近的仿生結(jié)構(gòu)將是最佳結(jié)構(gòu)，如腱繩傳動+局部肌肉控制+皮膚感知的綜合解決方案將逐步成為主流技術(shù)路線。

5 人形機器人未來發(fā)展前景展望
5.1 法律倫理問題
人形機器人要健康發(fā)展，最關(guān)鍵的問題是要解決法律倫理問題。因為AI的發(fā)展，機器人可以自己學(xué)習(xí)知識，好的東西可以學(xué)習(xí)，當(dāng)然壞的東西也能學(xué)習(xí)。如何讓機器人再一個安全的邊界內(nèi)實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)是必須優(yōu)先考慮的問題。另外，還要確保再人形機器人失控的情況下，人們能夠采取遠(yuǎn)程斷電、停機等超級指令。這些指令是機器人無法永遠(yuǎn)獲取到的。試想以下，如果人形機器人可以自我更換電池，自我充電，哪人類可能永遠(yuǎn)無法控制失控的或者被敵人劫持的機器人，哪將是災(zāi)難性后果。
5.2 功能安全、信息安全
人形機器人的功能安全與信息安全比智能化汽車更為重要。人形機器人的功能安全標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了多個方面，包括機械安全、電氣安全、交互安全等。機械安全要確保機器人的扭矩可控，防止對人或者工作對象造成致命傷害；電氣安全是體內(nèi)電池供電電壓超過安全電壓36V時，對人體在有水等情況下，造成電氣觸電傷害等；交互安全時在人機對話過程中，不能因為人類說話不禮貌、粗俗等導(dǎo)致機器人不禮貌或者發(fā)怒、發(fā)狂，甚至報復(fù)的情況發(fā)生。信息安全時機器人最核心的內(nèi)容，其中數(shù)據(jù)存儲與云端安全是關(guān)鍵。用戶數(shù)據(jù)要存儲在公有云，而非企業(yè)自有服務(wù)器，從源頭降低了數(shù)據(jù)泄露風(fēng)險。另外，數(shù)據(jù)動態(tài)加密也是一個關(guān)鍵技術(shù)。在遠(yuǎn)程通信中斷的情況下，機器人根據(jù)本地知識庫、視覺等傳感器，自我學(xué)習(xí)、自我導(dǎo)航、自主決策，也是一個非常重要的技術(shù)問題。
5.3 高可靠性、低成本
人形機器人想要快速發(fā)展，高可靠性、低成本是第一要素。目前人形機器人成本較高、可靠性低，大多是做為展覽、演示使用。如果做為對工人的完全替代，還存在成本高、故障率高的特點，投資無法有效產(chǎn)出。因此，開發(fā)能夠完全替代人工，工作可靠性高、穩(wěn)定性好、低成本的人形機器人是目前最主要的發(fā)展方向。其中低成本高可靠性的靈巧手將是開發(fā)工作中重中之重。
5.4 特定應(yīng)用場景先行應(yīng)用
通過上述對人性機器人發(fā)展情況的描述，人形機器人的發(fā)展還存在很多不如人意的地方。如果等到技術(shù)成熟再應(yīng)用，時間成本太高；如果盲目大批量應(yīng)用，花錢多、問題多，得不償失。
最好是優(yōu)先開發(fā)特定應(yīng)用場景的人形機器人，從簡單的做起，逐步完善、逐步普及。如做展廳人形講解機器人，對客人來說非常有科技感，講解內(nèi)容準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化好；如十字路口交通指揮警察，可以根據(jù)交通路況，智能化控制紅綠燈時間，并通過標(biāo)準(zhǔn)交通指揮動作指揮交通。在流水生產(chǎn)線上，做完整的人形機器人意義不大，成本高、供電時長限制等極大限制了應(yīng)用。由于電池續(xù)航問題，開發(fā)不需要電池、固定工位，采用專用工裝夾具替代人手工作的靈活手臂是第一步；第二步可以采用移動工位實現(xiàn)柔性化管理，減少靈活手臂的用量，降低成本；第三步在靈巧手技術(shù)成熟時采用靈巧手，大幅減少固定工裝的開發(fā)費用，并實現(xiàn)整條流水線產(chǎn)線無人化。
綜上所述，人形機器人隨著上述技術(shù)的不斷完善與成本的持續(xù)降低，將逐步取代在各行各業(yè)日益增長的人力資源是大勢所趨。