人形机器人行走更稳定?外观重心优化设计提升平衡性能
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更新时间:2026-04-20 13:30:00
人形机器人要实现流畅稳定行走,重心分布非常关键,很多技术团队关注内部结构重心调整,却往往忽略了外观轮廓设计对整机重心分布影响,外观造型怎么做,直接影响整机重量分布,影响重心高度,影响底部支撑宽度,这些都是影响行走稳定的关键因素,如果重心偏高,支撑不够,行走起来就容易摔倒,稳定性差,用户体验不好。外观重心优化设计,就是从外观设计阶段开始,就配合内部结构,整体规划重心分布,把重心降下来,把底部支撑加宽,让重心投影稳稳落在支撑范围内,这样就能大幅提升行走站立稳定性能,减少摔倒概率,改善整体运动性能,让机器人走得更稳。
我们之前参与一个双足平衡步态人形机器人项目,客户原来机器人行走总是不够稳,特别在起步停下的时候,容易摔倒,工程师反复调整内部重心零件布局,调了很久,改善不大,整体还是容易倒,后来我们从外观设计入手,重新调整了外观轮廓,底部适当加宽,整体降低整机重心高度,改完之后,行走稳定性一下就上去了,测试下来,摔倒次数减少了一半还多,稳定性明显改善,客户非常满意。这个项目让我们体会到,外观设计不只是好看,还能直接影响产品运动性能,特别是对人形机器人来说,外观轮廓设计对重心分布影响很大,真的不能忽略。
做好外观重心优化设计,核心几个要点。第一个就是降低重心高度,外观设计上,我们要顺着重心降低方向走,尽量把下半部分做宽一点,容积做大一点,可以容纳更多重部件,重量自然下移,上半部分尽量做轻薄,减轻重量,这样整机重心自然就降低了,重心低了,稳定性自然就好,这个道理很简单,但是很多设计的时候容易忽略,为了外观好看,追求修长比例,上半身做很大很厚重,重心上去了,自然就容易倒。我们那个项目,原来上半身外壳做的比较厚重,我们调整了设计,上半身外壳用更轻薄材料,减轻重量,下半身外壳适当加宽,增加一点重量,一下就把重心降低了一厘米多,别小看这一厘米,重心降低一厘米,稳定性提升很多,效果非常明显。
第二个要点就是底部支撑宽度要够,外观设计底部适当加宽,支撑范围更大,重心投影更容易落在支撑范围里面,行走的时候,哪怕重心有点晃动,也不容易移出支撑范围,不容易摔倒。很多设计为了好看,做得上下一样宽,甚至下窄上宽,这样支撑范围小,重心容易出去,自然容易摔倒,所以外观设计,底部稍微加宽一点,对稳定性帮助很大,也不会怎么影响美观,只要过度自然,一样很好看。
第三个要点就是外观轮廓对称,左右重量分布要均匀,重心落在中心,不要偏左偏右,行走的时候,左右受力均匀,稳定性好,所以设计外观的时候,左右一定要对称,重量分布均匀,重心落在纵向中心轴上,这样走路不容易歪向一边,稳定性自然好。
第四个要点就是外观设计要配合内部零件布局,一起调整重心,不是说调整外观就够了,外观设计师和结构工程师一起配合,整体调整,外观轮廓配合内部布局,一起把重心调好,效果最好。比如说,电池尽量放到底部,外观设计就给底部留出足够空间放电池,这样电池重量帮你降低重心,一举两得,非常好。
这里面几个常见误区提醒大家。第一个误区,觉得重心调整是结构工程师事,跟外观设计师没关系,其实不对,外观外壳本身就占一定重量,外观轮廓决定整机形状,对重心分布影响很大,所以外观设计师一定要参与重心调整,一起配合才能做好。第二个误区,觉得为了稳定一定要牺牲外观,底部加宽就不好看,其实不是,只要设计得当,底部加宽做得自然过渡,一样很好看,不会影响美观,反而比例更稳重,更好看。第三个误区,觉得只要内部重心对了就行了,外观不用管,其实内部重心对了,外观轮廓不对,还是会把整体重心抬高,所以一定要一起调。
从出海角度看,现在海外客户采购人形机器人,对稳定性要求越来越高,你行走不稳容易摔倒,客户根本不会要你的产品,所以稳定性做好了,产品竞争力自然上去,更容易拿到订单。我们这次环球资源香港展看到,很多人形机器人展示,走路稳不稳,观众一眼就能看出来,走得稳,大家才愿意给你订单,走不稳,大家看看就走了,所以稳定性非常重要,直接影响订单。
我们那个项目改完之后,展会展示,机器人走路稳稳的,很少摔倒,观众都愿意停下来体验,订单咨询一下就上去了,效果非常明显。
谈到实际设计经验,总结几个实用要点。第一个,设计一开始,就要和结构工程师一起讨论,确定重心目标,外观怎么配合,一开始就方向对了,不要做完外观再调,那就晚了,不好改。第二个,做好之后,实际测量一下重心位置,看看是不是符合设计目标,不对,赶紧调整,不要等到样机做好了再发现问题。第三个,一定要做实际行走测试,看看稳定性是不是真的提升了,有问题继续调整,设计完了测试一下,确认效果,没问题了再定稿。第四个,不同步态机器人,重心要求不一样,双足机器人要求更高,轮腿混合要求低一点,根据你的机器人类型,调整设计重点,不一样。
现在人形机器人技术发展很快,大家都在追求更好运动性能,更稳定行走,很多人只关注算法和关节驱动技术,觉得稳定不稳定都是算法和关节的事,其实不是,外观设计做好重心优化,不用改核心技术,就能提升稳定性,成本很低,效果很好,性价比非常高,所以千万不要忽略这个方向,你稍微调整一下设计,就能获得很好效果,为什么不做呢。
很多人觉得,外观设计师就是做好看,不用管性能,这个观念过时了,现在产品设计,外观设计师也要懂性能,懂结构,和结构工程师一起配合,才能做出高性能好产品,我们一直这么做,效果很好,很多客户受益。
江苏创品做了很多人形机器人设计项目,我们深深体会到,人形机器人设计是一个系统工程,外观结构算法都很重要,每个环节都做好,产品整体性能才能上去,外观设计不只是做漂亮,还能帮你提升性能,这就是好设计的价值,我们也愿意帮更多人形机器人企业做好外观重心优化设计,让更多机器人走得更稳,更快走向市场,获得用户认可。