韩国科学技术院(KAIST)动态机器人控制与设计实验室(DRCD Lab)近日发布了一段现场测试视频,展示了其自主研发的人形机器人v0.7的卓越运动能力。该机器人不仅能够完成跑步、跳跃、足球射门等高速动态动作,还能流畅演绎月球漫步等舞蹈动作,展现出物理AI(Physical AI)在真实环境中的强大潜力。
这款身高约5英尺5英寸(约1.65米)、体重75公斤的人形机器人由Hae-Won Park教授领导的团队开发。与依赖现成部件的常见方案不同,研究团队独立研发了包括电机、齿轮箱和电机驱动器在内的所有核心组件,实现了技术上的完全自主可控。这一路径使其能够优化扭矩密度和功率重量比,这两项指标对实现高速运动和动态平衡至关重要。
准直驱架构与高效传动
v0.7的驱动系统采用准直驱(Quasi-Direct Drive,QDD)架构,将高扭矩电机与低减速比齿轮相结合,既提升了响应速度,又实现了更精确的控制。配合团队自主研发的紧凑型3K复合行星齿轮箱,该系统在单级结构中实现了高减速比,从而在更轻量、更高效的条件下完成奔跑、跳跃和快速变向等复杂任务。据Hae-Won Park教授介绍,该机器人在平地上最高奔跑速度可达每秒3.3米(约12公里/小时),并能跨越30厘米高的台阶。团队计划进一步提升性能,目标将速度提升至每秒4.0米(约14公里/小时),并实现爬梯及跨越40厘米台阶的能力。其膝关节执行器峰值扭矩高达320牛米,踝关节执行器则针对快速响应与稳定性进行了优化。
AI与运动数据融合,实现类人流畅性
为使机器人的运动更加自然流畅,研究团队将深度强化学习(DRL)与人类运动数据相结合。通过在仿真环境中训练,并以人类运动作为行为先验,v0.7得以避免纯AI驱动系统常见的生硬动作。系统还引入了电机运行区域(MOR)建模,确保仿真与硬件物理极限相匹配,并采用模块化残差学习的混合方法。值得关注的是,该机器人仅依靠本体感知即可在非平坦地形上行走,无需依赖视觉传感器,这一特性在工业环境中尤其具有应用价值。
Hae-Won Park教授表示,这一成果是在人形机器人硬件与软件两方面均实现技术自主的重要里程碑。团队计划进一步完善机器人上肢,使其能够应对实际工业现场的复杂需求,并最终将其培育为能与人类并肩工作的下一代机器人。此外,实验室正在同步开发DynaFlow框架,旨在让机器人能够从人类演示中直接学习复杂任务,为未来人形机器人执行工具操作、设备操控等实际工作奠定基础。
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