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人形機器人對控制系統實時性和多自由度控制的要求

先從某W新一代機器人說起。W機器人一共有36個自由度，即36個一體化的伺服驅動單元，其中包括兩個6自由度的腿，兩個7自由度的手臂，兩個4自由度的靈巧手以及一個2自由度的頭。同時還有十個傳感器，包括六維力、IMU以及超聲傳感器等。

 

對於這樣一個複雜的分布式控制系統來說，雙足和雙臂的算法都要求控制系統和伺服關節之間的通信要足夠快，而且周期性的定時跳動還要足夠小，這樣才能保證算法在高動態的工況下發揮出最好的效果。

 

此外，實時機器人控制系統還要求所有的伺服關節要同步運動，傳感器的數據也要同步採集，從而保證算法的輸入和輸出都始終處於一個節拍，從而保證算法的性能。此外，所有算法都要滿足實時性的要求，所以就要求在一定的時間周期內完成計算，整個系統的算力要能保障複雜的多任務算法APP都能夠及時的完成。

 

從運動控制算法的角度來看，人形機器人的運動控制目標，主要包含末端位置、末端速度、末端姿態和末端力四個方面的控制。

末端位置，包括雙足和雙臂的工作空間的末端工作點。末端位置、姿態和速度的控制主要是為了滿足雙足行走和雙臂操作，對工作空間軌跡的要求。末端力的控制主要是為了實現對環境的適應性，包括和人的物理交互，能夠使得W機器人更安全、更魯棒、更協調。

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