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Figure AI 人形機器人「貫穿孔布線」怎麼做:一篇專利講透執行器內部走線
公開了一種用於人形機器人的各種先進布線元件。該布線元件包括一個第一執行器印製電路板(PCB),其位於第一執行器的第一側附近,并包括一個第一 PCB 端子。第一執行器的第二側包括:一個輸出端,一個耦合到該輸出端的執行器蓋且蓋上形成有線束開口,以及貫穿第二側的一定範圍形成的執行器開口。該布線元件包括一個線束,該線束具有:一個耦合到第一 PCB 端子的第一端連接器,一個耦合到第二 PCB 端子的第二端連接器,以及在第一端連接器和第二端連接器之間延伸的多根導線;其中,所述多根導線延伸穿過第一執行器第二側的執行器開口和在執行器蓋中形成的線束開口。翻譯而來供參考,英文原文、更多資料,請加入知識星球獲取(方式見文末)。技術領域[0003] 本公開涉及一種具備先進布線元件的人形機器人,其中所述布線元件包括多條線束,這些線束在所公開執行器的部分範圍內延伸。背景技術[0004] 當代工業與商業領域面臨顯著的營運挑戰,其根源在於長期的勞動力短缺。據估計,僅在美國就有超過一千萬個崗位仍未被填補,這些崗位往往被歸類為不安全、體力要求高或不受歡迎。此類崗位空缺普遍存在於製造業(包括汽車裝配)、建築業、物流業(例如包裹分揀、倉儲與末端配送)、農業以及醫療支援等關鍵行業。與這些崗位相關的任務經常涉及重複動作、重物搬運、接觸危險材料或危險工況,以及長時間的單調活動,從而使其對可用的人類勞動力缺乏吸引力。這種持續的勞動力缺口直接阻礙生產率,抑制經濟增長,加劇供應鏈脆弱性,並可能危及工作場所安全標準。[0005] 為緩解這些挑戰,能夠承擔此類需求任務的先進機器人系統的開發與部署已成為一種戰略必需。通用人形機器人尤其提供了一種有前景的解決範式。其擬人化設計使其有望在主要為人類設計的環境中作業,使用為人類而設的工具,並在複雜、非結構化空間中導航,其靈巧性優於許多專用機器人平台。要實現人形機器人所需的功能性、適應性與魯棒性,就必須在機器人技術方面取得超越當前最先進水平的重大進展。[0006] 現有機器人解決方案往往難以滿足這些應用需求。許多工業機器人高度專用,面向在結構化、可預測環境(例如裝配線)中進行重複任務。儘管在各自細分場景中有效,它們仍缺乏處理建築或動態物流等領域中多樣任務與不可預測條件所需的通用性與運動學複雜度。其有限的適應性會限制其在任務頻繁變化或需要與可變環境互動的場景中的實用性。因此,企業可能需要投資多套彼此獨立的機器人系統,從而增加資本支出、整合複雜度與營運開銷。[0007] 此外,以人為中心的工作空間本身的複雜性帶來重大挑戰。施工現場、倉庫乃至製造車間等環境通常雜亂且動態變化,並要求系統能夠與人類人員安全共存並互動。在此類場景中實現有效作業,需要遠超典型工業機器人的先進感知、複雜運動規劃以及高靈巧度操作能力。現有系統往往難以匹配人類水平的情境感知、精細運動控制與自適應決策能力。與既有基礎設施的整合也帶來障礙,因為許多設施並非為機器人自動化而設計,可能需要代價高昂的改造並造成工作流程中斷。[0008] 一個限制先進機器人(尤其是具有大量自由度(DOF)的複雜人形平台)性能、可靠性與可維護性的關鍵子系統,是其內部電力與資料傳輸架構——具體而言即布線元件。一個具備功能的人形機器人需要大量分佈式部件中的多種執行器(例如電機、伺服)、感測器(例如位置、力、視覺、接近)以及處理單元,分佈在其結構各處(包括四肢、關節、軀幹與末端執行器)。這些部件中的每一個都需要可靠的供電與高頻寬資料通訊通道。[0009] 傳統布線方式通常採用沿肢體或關節外部敷設的外部線束,在本場景下存在顯著缺點。此類線束可能體積龐大,限制機器人運動範圍,並可能干擾環境或機器人的自身動作。反覆的彎曲、伸展與旋轉會使外部導線承受持續的機械應力,導致疲勞、磨損、潛在絕緣失效以及最終電氣中斷。這會損害系統可靠性並增加維護需求。此外,將大量導線外部走線會使裝配更複雜且重量分佈不佳,並增加布線遭受環境損傷(例如勾掛、撞擊、污染物)的風險。當電源線與資料線在外部捆紮且缺乏足夠遮蔽或分離時,訊號完整性也可能因電磁干擾(EMI)而受損。[0010] 因此,針對通用人形機器人複雜架構,迫切且尚未滿足的需求是:一種專門設計的先進布線元件。該元件應能夠高效管理向大量分佈式部件分配電力與資料,同時克服傳統布線方法的侷限。具體而言,需要一種布線方案:儘量減小體積,保護導體免受機械應力與環境危害,允許關節高自由度旋轉而不損害導線完整性,簡化裝配與維護,並確保穩健的訊號傳輸。所公開的先進布線元件滿足上述及其他尚未滿足的需求,其專門面向通用人形機器人的複雜架構而設計。發明概述[0011] 本公開主題旨在提供一種人形機器人,其包括:具有第一側的第一執行器;設定在所述第一執行器第一側附近并包含第一 PCB 端子的第一執行器印刷電路板(PCB);以及與所述第一側相對的第二側。所述第二側包括:(i) 輸出部;(ii) 與輸出部連接並具有線束開口的執行器端蓋;以及 (iii) 貫穿第二側部分範圍形成的執行器開口。所述人形機器人還包括:具有第一側的第二執行器;以及設定在所述第二執行器第一側附近并包含第二 PCB 端子的第二執行器 PCB。所述人形機器人還包括一條線束,所述線束具有與第一 PCB 端子連接的第一端連接器、與第二 PCB 端子連接的第二端連接器,以及在第一端連接器與第二端連接器之間延伸的多根導線,其中所述多根導線穿過第一執行器第二側的執行器開口,並穿過執行器端蓋中形成的線束開口。[0012] 在一些實施例中,第一執行器的執行器開口形成於第一平面內,而執行器端蓋中的線束開口形成於相對於第一平面成角度的第二平面內。第一平面與第二平面之間形成的角度介於 30 度與 190 度之間。此外,第一執行器的第一側固定於機器人的第一殼體內,而第二執行器的第一側固定於機器人的第二殼體內。進一步地,第一執行器具有第一旋轉軸,而第二執行器的輸出繞第二執行器的第二旋轉軸旋轉;其中第一旋轉軸基本與第二旋轉軸垂直。[0013] 在一些實施例中,第一執行器與第二執行器設定於機器人的一條手臂內。此外,第二執行器包括第二側,其中第二執行器的第一側相對於其第二側更靠近第一執行器。進一步地,第一 PCB 端子包括:(i) 多個訊號針腳,(ii) 第一正電壓針腳,以及 (iii) 接地針腳。並且,第一正電壓針腳為高電壓針腳。此外,該人形機器人還包括第二正電壓針腳,其中所述第二正電壓針腳為較低電壓針腳。在一些實施例中,第一正電壓針腳被配置為傳導 48 伏,而第二正電壓針腳被配置為傳導 24 伏。在其他實施例中,所述訊號針腳被配置為通過第一對絞線傳輸第一組資料訊號,並通過第二對絞線傳輸第二組資料訊號。最後,第一 PCB 端子包括第一組針腳,第二 PCB 端子包括第二組針腳;其中第一組針腳的針腳數量大於第二組針腳的針腳數量。[0014] 在一些實施例中,所述多根導線包括位於第一執行器內部的第一部分,以及位於執行器外部的第二部分。此外,當第一執行器的輸出運動時,第一部分在第一執行器內部發生扭轉。並且,當所述第一執行器運動時,第二部分相對於輸出並不發生實質性移動。此外,所述多根導線的第一部分包括按第一一般形狀佈置的部分範圍,而第二部分包括按不同於第一一般形狀的第二一般形狀佈置的部分範圍。在一些實施例中,第一一般形狀包括圓形範圍,而第二一般形狀為矩形。在其他實施例中,所述執行器開口基本位於第一執行器的中心。在進一步的實施例中,所述線束開口為非圓形、所述執行器開口為圓形,和/或 所述輸出僅包括輸出板。[0015] 在一些實施例中,所述輸出可包括:(i) 圓柱部,以及 (ii) 與圓柱部連接的板部。此外,所述線束可線上束開口附近具有矩形橫截面輪廓。並且,應力釋放件可與線束及輸出連接。此外,第一端連接器可拆卸地連接至第一 PCB 端子。在一些實施例中,第二端連接器可拆卸地連接至第二 PCB 端子。在其他實施例中,第一 PCB 端子具有曲線延伸部分與平面延伸部分。最後,第一端連接器包括第一導線耦合件,其用於促成線束第一端與第一執行器輸出的連接。[0016] 在一些實施例中,所述第一導線耦合件通過螺紋螺母連接至第一執行器 PCB。此外,線束可以不包覆於基本包覆全部導線的外部護套中。並且,該人形機器人還包括設定在第一端與第二端之間的可拆卸連接器。進一步地,可拆卸連接器的部分範圍可與第一執行器第二端的部分範圍相連接。在一些實施例中,第一執行器印刷電路板還可進一步包括第三執行器耦合件。最後,第三執行器耦合件被配置為連接至第二條線束,並且第二條線束的部分範圍為第三執行器。[0017] 本公開主題旨在提供一種人形機器人,其包括:具有長度的第一執行器,并包括第一側;設定在所述第一執行器第一側附近并包含第一 PCB 端子的第一執行器印刷電路板(PCB);與所述第一側相對的第二側,其包括輸出以及與輸出連接並具有線束開口的執行器端蓋;以及貫穿第二側部分範圍並沿第一執行器長度的大部分形成的執行器開口。所述人形機器人還包括一條線束,所述線束具有與第一 PCB 端子連接的第一端連接器、第二端連接器,以及在第一端連接器與第二端連接器之間延伸的多根導線,其中所述多根導線穿過第二側的執行器開口並沿第一執行器長度的大部分延伸,並且第二端連接器與多根導線的部分範圍中至少一者與執行器端蓋相連接。[0018] 本公開主題旨在提供一種人形機器人,其包括:具有第一側、第二側以及在第一側與第二側之間延伸的長度、并包含執行器開口的第一執行器。所述人形機器人還包括一條線束,所述線束具有與第一執行器部分範圍電連接的第一端連接器,以及多根導線,其中:(i) 第一部分與第一端連接器電連接並沿執行器開口長度的大部分延伸,其中所述第一部分具有第一一般形狀;以及 (ii) 第二部分從第一部分延伸并包括位於執行器開口外部的部分範圍,其中所述第二部分具有不同於第一一般形狀的第二一般形狀。[0019] 本公開主題旨在提供一種人形機器人,其包括:軀幹;與軀幹連接的手臂元件,所述手臂元件包括沿運動學鏈佈置的多個執行器,其中每個執行器包括中心開孔;設定在軀幹內並被配置為向多個執行器供電的配電元件;以及用於在運動學鏈中將相鄰執行器電連接的執行器布線元件。所述執行器布線元件包括:設定在運動學鏈中第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB);設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束,其中線束包括穿過第一執行器中心開孔的通孔段,以及在第一執行器與第二執行器之間延伸的相鄰執行器線束段,其中所述相鄰執行器線束段相對於通孔段具有扁平形狀。[0020] 本公開主題旨在提供一種用於為人形機器人組裝執行器布線元件的方法,該方法包括:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在第一執行器第一側附近,其中第一執行器包括貫穿第一執行器的中心開孔;將第二執行器 PCB 定位在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近;準備一條包含多根導線的線束,其中所述多根導線包括第一線規的電源線以及線規小於第一線規的第二線規的訊號線;將線束第一端插入第一執行器的中心開孔;將線束第一端連接至第一執行器 PCB;將線束第二端連接至第二執行器 PCB;並將線束的相鄰執行器線束段塑形為具有矩形橫截面輪廓的扁平化構型。[0021] 本公開主題旨在提供一種用於人形機器人的執行器布線元件,其包括:設定在第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB),其中第一執行器包括貫穿第一執行器的中心開孔;設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束。所述線束包括:穿過第一執行器中心開孔的通孔段,其中通孔段具有基本圓形橫截面;在第一執行器與第二執行器之間延伸的相鄰執行器線束段,其中相鄰執行器線束段具有扁平矩形橫截面;以及設定在通孔段與相鄰執行器線束段之間的應力釋放件,其中所述應力釋放件包括用於固定線束導線的粘合劑。[0022] 本公開主題旨在提供一種人形機器人手臂元件,其包括:沿運動學鏈佈置的多個執行器,其中每個執行器包括貫穿執行器的中心開孔;以及用於在運動學鏈中將相鄰執行器電連接的執行器布線元件。所述執行器布線元件包括:設定在運動學鏈中第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB);設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束,其中線束包括與線束第一端連接並被配置為與第一執行器 PCB 進行機械與電氣連接的第一端連接器,所述第一端連接器包括底盤銷,所述底盤銷具有外螺紋部分以及旋接在該外螺紋部分上的螺母,用於將第一端連接器固定到第一執行器 PCB。[0023] 本公開主題旨在提供一種製造人形機器人的方法,其包括:組裝軀幹;將手臂元件連接至軀幹,所述手臂元件包括沿運動學鏈佈置的多個執行器,其中每個執行器包括貫穿執行器的中心開孔;在軀幹內安裝配電元件;並使用執行器布線元件將運動學鏈中的相鄰執行器電連接。對相鄰執行器進行電連接包括:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在運動學鏈中第一執行器第一側附近;將第二執行器 PCB 定位在運動學鏈中與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近;準備一條線束,所述線束包括第一線規的多根電源線以及線規小於第一線規的第二線規的多根訊號線;並使用線束將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接,其中線束包括穿過第一執行器中心開孔且具有基本圓形橫截面的通孔段。[0024] 本公開主題旨在提供一種用於人形機器人的執行器,其包括:具有第一端與第二端的殼體;設定於殼體內的電機;從第一端貫穿至第二端並穿過殼體的中心開孔;設定在殼體第一端附近的印刷電路板(PCB),所述 PCB 包括與殼體中心開孔對齊的開孔;以及線束。所述線束包括穿過中心開孔並具有基本圓形橫截面的通孔段,以及與 PCB 連接的連接器,所述連接器包括底盤銷,底盤銷具有穿過 PCB 開孔的外螺紋部分,以及旋接在外螺紋部分上的螺母,用於將連接器固定到 PCB;其中線束被配置為在該人形機器人的運動學鏈中將該執行器與相鄰執行器電連接。[0025] 本公開主題旨在提供一種為人形機器人布線的方法,其包括識別人形機器人中的執行器運動學鏈,其中每個執行器包括貫穿執行器的中心開孔,並且針對運動學鏈中每一對相鄰執行器:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在第一執行器第一側附近,所述第一執行器 PCB 包括與第一執行器中心開孔對齊的開孔;將第二執行器 PCB 定位在第二執行器第一側附近;準備一條線束,所述線束包括第一線規的多根電源線以及線規小於第一線規的第二線規的多根訊號線;將線束第一端插入第一執行器中心開孔;使用第一端連接器將線束第一端連接至第一執行器 PCB,所述第一端連接器具有底盤銷,底盤銷具有穿過第一執行器 PCB 開孔的外螺紋部分;並將線束第二端連接至第二執行器 PCB。[0026] 本公開主題旨在提供一種人形機器人,其包括:軀幹;與軀幹連接的手臂元件,所述手臂元件包括沿運動學鏈佈置的多個執行器;設定在軀幹內並被配置為向多個執行器供電的配電元件;以及用於在運動學鏈中將相鄰執行器電連接的執行器布線元件。所述執行器布線元件包括:設定在運動學鏈中第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB);設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束,其中線束包括穿過第一執行器中心開孔的通孔段。[0027] 本公開主題旨在提供一種用於為人形機器人組裝執行器布線元件的方法,該方法包括:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在第一執行器第一側附近;將第二執行器 PCB 定位在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近;準備一條包含多根導線的線束;將線束第一端插入第一執行器的中心開孔;將線束第一端連接至第一執行器 PCB;並將線束第二端連接至第二執行器 PCB。[0028] 本公開主題旨在提供一種用於人形機器人的執行器布線元件,其包括:設定在第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB);設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束。所述線束包括穿過第一執行器中心開孔的通孔段,以及在第一執行器與第二執行器之間延伸的相鄰執行器線束段。[0029] 本公開主題旨在提供一種人形機器人手臂元件,其包括:沿運動學鏈佈置的多個執行器;以及用於在運動學鏈中將相鄰執行器電連接的執行器布線元件。所述執行器布線元件包括:設定在運動學鏈中第一執行器第一側附近的第一執行器印刷電路板(PCB);設定在與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近的第二執行器 PCB;以及用於將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接的線束,其中線束包括穿過第一執行器中心開孔的通孔段,以及在第一執行器與第二執行器之間延伸的相鄰執行器線束段。[0030] 本公開主題旨在提供一種製造人形機器人的方法,其包括:組裝軀幹;將手臂元件連接至軀幹,所述手臂元件包括沿運動學鏈佈置的多個執行器;在軀幹內安裝配電元件;並使用執行器布線元件將運動學鏈中的相鄰執行器電連接。對相鄰執行器進行電連接包括:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在運動學鏈中第一執行器第一側附近;將第二執行器 PCB 定位在運動學鏈中與第一執行器相鄰的第二執行器第一側附近;並使用線束將第一執行器 PCB 與第二執行器 PCB 電連接,其中線束包括穿過第一執行器中心開孔的通孔段。[0031] 本公開主題旨在提供一種用於人形機器人的執行器,其包括:殼體;設定於殼體內的電機;貫穿殼體的中心開孔;設定在殼體第一端附近的印刷電路板(PCB);以及線束。所述線束包括穿過中心開孔的通孔段,以及與 PCB 相連接的連接器,其中線束被配置為在該人形機器人的運動學鏈中將該執行器與相鄰執行器電連接。[0032] 本公開主題旨在提供一種為人形機器人布線的方法,其包括識別人形機器人中的執行器運動學鏈,並且針對運動學鏈中每一對相鄰執行器:將第一執行器印刷電路板(PCB)定位在第一執行器第一側附近;將第二執行器 PCB 定位在第二執行器第一側附近;準備一條包含多根導線的線束;將線束第一端插入第一執行器中心開孔;將線束第一端連接至第一執行器 PCB;並將線束第二端連接至第二執行器 PCB。[0033] 本公開主題旨在提供一種人形機器人布線系統,其包括:沿運動學鏈佈置的多個執行器;多個印刷電路板(PCB),其中每個 PCB 設定在相應執行器第一側附近;以及多條線束,其中每條線束將一對相鄰 PCB 電連接。每條線束包括:穿過該對相鄰執行器中的一個執行器中心開孔的通孔段,以及在該對相鄰執行器之間延伸的相鄰執行器線束段。[0034] 本公開主題旨在提供一種用於人形機器人的執行器布線套件,其包括:多個印刷電路板(PCB),被配置為設定在該人形機器人運動學鏈中各執行器的第一側附近;以及多條線束,其中每條線束被配置為將一對相鄰 PCB 電連接。每條線束包括:被配置為穿過一對相鄰執行器中的一個執行器中心開孔的通孔段;被配置為在該對相鄰執行器之間延伸的相鄰執行器線束段;以及設定在該線束兩端並被配置為與 PCB 連接的連接器。[0035] 本公開主題旨在提供一種升級人形機器人的方法,其包括識別人形機器人中既有執行器的運動學鏈,並且針對運動學鏈中每一對相鄰執行器:移除連接該對相鄰執行器的既有布線元件;在第一執行器第一側附近安裝第一執行器印刷電路板(PCB);在第二執行器第一側附近安裝第二執行器 PCB;準備一條包含多根導線的線束;將線束第一端插入第一執行器中心開孔;將線束第一端連接至第一執行器 PCB;並將線束第二端連接至第二執行器 PCB。[0036] 在各種實施例中,公開了用於為相鄰執行器布線的系統與方法,例如用於機器人元件內部。線束被配置為電連接與第一執行器及第二執行器相關的部件,通常是它們各自的印刷電路板(PCB)。線束具有不同的部分:通孔段(through-bore portion),其通常具有基本圓形橫截面,設計為穿過第一執行器的中心開孔;以及在第一執行器與第二執行器之間走線的相鄰執行器線束段。關鍵在於,該相鄰執行器線束段被塑形為扁平化構型,可能為扁平矩形橫截面,這與通孔段不同。為管理這些不同形狀部分之間的過渡並保護內部導線(其可包括不同線規的電源線與訊號線),在通孔段與相鄰執行器線束段之間設定應力釋放件。該應力釋放件可包含粘合劑以進一步固定導線。線束終止於第一端與第二端連接器,所述連接器被配置為與相應執行器 PCB 進行機械與電氣連接。連接器到 PCB 的機械固定可通過整合於連接器中的底盤銷實現,該底盤銷具有穿過 PCB 開孔的外螺紋部分,並由螺母固定。附圖簡要說明[0037] 附圖示出了按照本公開教導的一個或多個實施方式,所示僅為示例而非限制。在附圖中,相同的附圖示記指代相同或相似的元件。[0038] 圖 1A-1B 為機器人處於直立的中性姿態 P1 的透檢視,所述機器人包括:(i) 頭頸元件,(ii) 軀幹,(iii) 左右手臂,每條手臂包括肩部、上肱部、下肱部、前臂上段、前臂下段以及腕部,其中肘部執行器連接下肱部與前臂上段,(iv) 雙手,(v) 左右腿,每條腿包括髖部、上大腿、下大腿、脛部以及距骨,其中膝部執行器連接下大腿與脛部,以及 (vi) 左右腳,且各部件的殼體內包含多個執行器;[0039] 圖 2 為圖 1A-1B 所示機器人軀幹與左臂內,用於對多個相鄰執行器進行布線耦合的第一實施例的透檢視,示出臂部執行器、肩部執行器、上臂扭轉執行器、肘部執行器以及下部扭轉執行器,並且這些執行器包括連接 PCB 元件的通孔布線;[0040] 圖 3 為圖 1A 所示肘部元件的後側透檢視,示出肘部執行器被下肱部與前臂上段包覆、相鄰執行器之間的布線,以及下肱部殼體與前臂上段殼體為透明,從而示出相應的可更換可變形構件;[0041] 圖 4 為圖 3 所示肘部元件的前側透檢視;[0042] 圖 5 為圖 3 所示肘部元件的剖檢視,示出肘部執行器中的通孔布線;[0043] 圖 6 為肘部執行器線束的透檢視,示出圖 3 所示肘部元件中與相鄰執行器的布線連接;[0044] 圖 7 為圖 1A 所示機器人的透檢視,其中機器人的各殼體被設定為半透明且省略了內部部件,以便示出該機器人內各執行器所對應的通孔布線;[0045] 圖 8 為圖 7 所示機器人的正檢視;[0046] 圖 9 為圖 7 所示機器人的側檢視;[0047] 圖 10A 為圖 5 所示肘部執行器內通孔布線的端檢視,示於初始狀態或第一狀態(S1)下,此時肘部執行器處於圖 1A-1B 所示的中性位置,其中與通孔布線導線相關的多個第一連接器相對於多個第二連接器呈角向排列;[0048] 圖 10B 為圖 10A 所示通孔布線的端檢視,示於第二狀態(S2)下,此時肘部執行器旋轉約 90 度;[0049] 圖 11 為圖 1A 所示機器人右臂內,用於對多個相鄰執行器進行布線耦合的第二實施例的透檢視,示出上臂扭轉執行器、肘部執行器以及下部扭轉執行器,並且這些執行器包括 PCB 元件以及用於將該 PCB 元件與相鄰執行器的 PCB 元件電連接的線束;[0050] 圖 12 為圖 11 所示執行器部分範圍的透檢視,其中省略了執行器的大部分結構,以便進一步示出用於耦合所述執行器的線束;[0051] 圖 13 為圖 12 所示執行器的俯檢視;[0052] 圖 14 為沿圖 13 中剖切線 14-14 所取執行器及其相關線束的剖檢視的透視取向圖;[0053] 圖 15 為沿圖 13 中剖切線 15-15 所取執行器及其相關線束的剖檢視的透視取向圖;[0054] 圖 16 為圖 12 所示肘部執行器的 PCB 與上臂扭轉執行器的 PCB 之間的線束耦合的第一透檢視;[0055] 圖 17 為圖 16 所示 PCB 與線束的第二透檢視;[0056] 圖 18 為圖 16 所示 PCB 與線束的俯檢視;[0057] 圖 19 為沿圖 18 中 19-19 線所取肘部執行器 PCB 與 J3/J4 線束的剖檢視;[0058] 圖 20 為肘部執行器 PCB 部分範圍的放大透檢視,示出第一 PCB 端子以及與其相連接的執行器線束第一端連接器的部分範圍;以上僅展示部分圖片;完整內容「中文完整版譯稿」+「英文專利原文」請按下方方式獲取獲取方式👉Figure AI 人形機器人「貫穿孔布線」怎麼做:一篇專利講透執行器內部走線詳細說明[0072] 在以下詳細說明中,為了對相關教導提供透徹理解,通過示例給出了大量具體細節。然而,本領域技術人員應當理解,本公開教導可在不具備這些細節的情況下實施。在其他情況下,眾所周知的方法、流程、部件和/或 電路以相對高層次且不展開細節的方式描述,以避免不必要地遮蔽本公開的某些方面。[0073] 雖然本公開包含多種不同形式的若干實施例,但附圖中示出並將在本文中詳細描述這些實施例,並應理解:本公開旨在作為所公開方法與系統原理的示例說明,而非意在將所公開概念的廣泛方面限定於所示實施例。應當認識到,所公開的方法與系統能夠採用其他不同構型,且若干細節可在不脫離所公開方法與系統範圍的情況下被修改。例如,以下一個或多個實施例可在部分或整體上與所公開方法與系統一致地進行組合。因此,附圖中的流程圖步驟或部件可被選擇性省略和/或 組合,以與所公開方法與系統保持一致。此外,流程圖中的一個或多個步驟,或組裝肩部與上臂的方法中的一個或多個步驟,也可以以不同順序執行。因此,附圖、流程圖以及詳細說明應被視為示意性的,而非限制性或限定性的。A. 引言[0074] 當前的工作場所格局呈現前所未有的勞動力短缺,尤其體現在美國超過一千萬個不安全或不受歡迎的崗位上。為應對這一不斷擴大的勞動力缺口,需要能夠執行不討喜且危險的工作場所任務的先進機器人。然而,傳統機器人在以人為中心的環境中有效運行的能力可能存在侷限。這就產生了以下需求:(i) 能夠處理不受歡迎且危險任務的先進機器人,或 (ii) 能夠生成資料以用於開發前沿人工智慧模型(例如 LLMs、WLMs、VLAs 和/或 BAMs)的先進機器人,從而使這些機器人能夠在以人為中心的環境中自主運行。[0075] 下述不受歡迎且危險的任務可以包括長距離行走以及從料箱中取出物體等(以及為作業環境定義的其他通用或特定任務)。這些機器人任務可以是在總體以人為中心的環境中的單一機器人任務或多個機器人任務,並且可能是危險的、例行的和/或重複性的。不同於傳統自動化系統,人形機器人的任務可以是要求高水平運動技能、環境適應性與決策過程的靈巧、類人任務。此類機器人任務的示例包括但不限於:在生產線上裝配部件(例如汽車零部件)、銲接、噴塗、精密加工或操作重型機械。任務還可以包括從儲物料箱中揀取與打包物品、在儲存區與暫存區之間搬運物品,或在客戶服務崗位上為人類客戶提供即時協助,例如指路、回答詢問並協助結帳流程。在其他商業或零售場景中,機器人還可以執行諸如卸貨運輸車輛、進行庫存檔點、重新陳列展示、以及對高頻接觸區域進行清潔消毒等任務。在非工業場景中,機器人任務可以包括整理空間、收納雜貨、清潔、疊衣服、鋪床、準備餐食、整理衣櫥和/或擺放餐桌。[0076] 這些機器人可以包括專門為以人為中心的環境定製的通用型人形機器人。通用型人形機器人可以模擬人類的形態與功能,具有兩條腿、兩隻手臂以及一個螢幕。這種模擬可能需要將機器人內部的各類執行器整合起來,以近似複製人的動作與能力。執行器使機器人能夠操控其手臂、腿部以及其他元件,從而在複雜環境中與多樣化物體實現無縫互動。因此,優選對零件、元件和/或部件進行最佳化佈置,以最大化機器人系統的利用,並使其能夠按機器人系統設計者的設定執行儘可能多的任務。[0077] 為了給機器人內部包含的各類執行器供電並對其進行控制,機器人包含一種先進布線方案,用於將電源分配元件與佈置在機器人內部的全身控製器電耦合到所述執行器。全身控製器可以包括佈置在機器人各個部位內部的一個或多個處理器,其中一個或多個處理器以電耦合方式連接並進行資料通訊。例如,全身控製器可以包括執行器控製器、感測器監視器以及本申請未詳細描述的其他控制功能。特別地,全身控製器可以被配置為在一個或多個處理器上執行指令,以控制機器人內部的執行器、感測器以及其他系統。例如,每個執行器可以與一個或多個包含處理器和/或其他電子部件的印刷電路板(PCB)電耦合。[0078] 使人形機器人能夠執行人類動作與能力的挑戰,可能會因機器人在動態運行環境中可能佔據的潛在位置、地點和狀態的巨大數量而更加複雜。因此,可能有益的是對零件、元件與部件的佈置進行最佳化,尤其是在機器人的運動鏈(kinematic chains)中,以確保人形機器人能夠複製人類動作並執行廣泛任務。若無此類最佳化的運動學構型,先進機器人可能無法滿足運行要求。因此,至少一個最佳化部件或元件(例如單個執行器、手或手臂)的引入可能是可取的。[0079] 在此背景下,機器人內部執行器的佈置在功能性、外形尺寸與運動範圍之間提供平衡,以確保機器人能夠執行被分配的任務。所公開機器人中使用的電動執行器中的絕大多數包括執行器線束,這些線束具有一段內部布線部分,該部分穿過執行器的某個區域,例如利用貫穿孔布線穿過所述執行器的中心。特別地,各種執行器內的貫穿孔布線或內部布線部分減少了在機器人部件或部件殼體(例如肘部、膝部等)內容納執行器所需的內部體積。所公開機器人中的執行器布線被配置為電耦合相鄰執行器,使得用於連接、供電並控制執行器的單根導線或導線組/線束不會跨越多個執行器。換言之,所述單根導線或導線組/線束不會跨越多個自由度。該構型有助於確保每個執行器的電源線與控制線不會因所述執行器的運動而被意外夾住、切斷或損壞。[0080] 在各種實施例中,與執行器相對兩側耦合的貫穿孔布線或內部布線部分,會限制執行器內部需要隨輸出端運動的導線長度。這界定了布線的兩個部分:(i) 位於特定位置(即貫穿孔)且被設計為可旋轉(例如螺旋構型)的第一導線部分,以及 (ii) 可固定在相關殼體延伸部上並隨其一起運動的第二導線部分。該布線方案降低了布線成本及其他複雜性。基於上述原因,執行器及其各種支撐部件的設計與佈置使機器人 1 相較傳統機器人具有顯著優勢。[0081] 各種執行器被佈置成在機器人的某個元件(例如手臂元件、腿部元件)內形成運動鏈。運動鏈中的各個執行器提供預定的運動範圍,並被佈置為為該元件提供特定的自由度。例如,示例機器人手臂元件在軀幹與手之間包含六個執行器,並且手臂元件還與一個位於軀幹內的手臂執行器相耦合。手臂元件中的每個執行器都與前一個執行器電耦合。在該佈置中,位於軀幹內的手臂執行器與電源分配元件(即電池)以及執行器控製器相耦合。手臂元件中的每個執行器被配置為至少從運動鏈中串聯的前一個執行器接收電力與控制訊號。[0082] 所公開的執行器布線的各種實施例被設計為:(i) 在執行器之間接收與傳輸電力和控制訊號,(ii) 確保單根導線不會跨越超過一個自由度,以及 (iii) 消除沿所述執行器的端部或外圍繞行布設導線的需要。該構型有助於消除夾點,並有助於簡化機器人 1 內執行器的封裝(例如工業設計)。基於上述原因,執行器及其各種支撐部件的設計與佈置使所公開機器人相較傳統機器人具有顯著優勢。B. 機器人[0083] 參見圖 1A-1B,人形機器人 1 可以包括如下系統、元件、部件和/或零件:(i) 上部區域 2,包括頭/頸部 10、軀幹 16、左右手臂 5 以及左右手 56;(ii) 中部區域 3,包括脊柱 60、骨盆 64 以及左右上腿元件,每個上腿包括髖部 70、大腿上段 76 與大腿下段 80;以及 (iii) 下部區域 4,包括左右小腿元件,每個小腿包括小腿脛部 84 與距骨 88,以及腳 92。每條手臂 5 包括肩部 26、上臂肱骨上段 30、上臂肱骨下段 36、前臂上段 40、前臂下段 46 以及腕部 50。每條腿 6 包括髖部 70、大腿上段 76、大腿下段 80、小腿脛部 84 以及距骨 88。[0084] 如至少在圖 1B 中所示,實體機器人 1 內的執行器包括安裝在機器人 1 的各元件或部件中的執行器(J1-J16),用於驅動所述機器人 1 各元件的運動。在示例實施例中,左右手臂 5 從機器人 1 的軀幹 16 延伸。上臂元件 24 中的執行器包括:(i) 肩部執行器(J2)280,被配置為使手臂相對於機器人軀幹 16 運動;(ii) 上臂扭轉執行器(J3)320,被配置為使手臂 5 相對於機器人軀幹 16 旋轉;以及 (iv) 肘部執行器(J4)374,被配置為彎曲機器人 1 的肘部或手臂。下臂包括下臂扭轉執行器(J5)468、腕部俯仰執行器(J6)484,以及腕部轉動(pivot)執行器(J7)520。軀幹 16 內的手臂執行器(J1)190,以及手臂元件 5 內的執行器(J2-J7)280、320、374、468、484、520 協同作用,以定位與腕部 50 相連的手 56。頭部 10 的運動由頭部執行器(J8.1、J8.2)120、140 控制,這些執行器協同工作並與軀幹 16 的上部相耦合。[0085] 此外,軀幹 16 通過位於脊柱 60 內的軀幹扭轉執行器(J10)620 與骨盆 64 相耦合,並被配置為扭轉軀幹 16 及機器人 1 的上部。軀幹側傾執行器(J9)680 位於骨盆 64 內,使軀幹 16 及機器人 1 的上部向左或向右側傾。左右腿 6 從機器人 1 的骨盆 64 延伸。上腿元件 6.1 中的執行器包括:(i) 髖部前後擺(flex)執行器(J11)720,被配置為使腿 6 相對於機器人軀幹 16 向前或向後運動;(ii) 髖部橫向擺(pivot)執行器(J12)768,被配置為使腿 6 相對於機器人軀幹 16 橫向運動(例如向左或向右);(iii) 腿部扭轉執行器(J13)782,被配置為使腿 6 相對於機器人軀幹 16 旋轉;以及 (iv) 膝部執行器(J14)820,被配置為彎曲機器人 1 的膝部或腿部。小腿元件 6.2 包括足部俯仰(flex)執行器(J15)860,被配置為改變足部 92 的俯仰角;以及足部滾轉(roll)執行器(J16)900,被配置為使足部 92 發生滾轉。[0086] 下表為彙總表,給出了機器人 1 內各執行器對應的參考名稱/標註以及各自的軸,其中每個軸由相應執行器的旋轉軸定義。應理解,在其他實施例中,這些系統、元件、部件和/或零件中的某些可以被省略、組合,或用替代系統、元件、部件和/或零件替換。在一些實施例中,下列一個或多個執行器可以採用替代布線方案與相鄰執行器耦合。表 1(執行器—名稱—執行器軸)a. 執行器佈置[0087] 在圖 1A-1B 所示的示例機器人 1 中,各種執行器(J1-J16)被佈置在機器人 1 內,以在不同機器人部件元件(例如手臂元件 5、腿部元件 6)內形成運動鏈。運動鏈中的各個執行器提供預定的運動範圍,並被佈置為為該元件提供特定的自由度。例如,示例機器人 1 的手臂元件 5 在軀幹 16 與手 56 之間包括六個執行器(J2-J7),其中手臂元件 5 還進一步與一個位於軀幹 16 內的手臂執行器(J1)190 相耦合。手臂元件 5 中的每個執行器(J2-J7)都分別與前一個執行器(J1-J6)電耦合。在該佈置中,位於軀幹 16 內的手臂執行器(J1)與電源分配元件(例如電池)以及執行器控製器相耦合。手臂元件 5 中的每個執行器(J2-J6)被配置為至少從運動鏈中串聯的前一個執行器(J1-J6)接收電力與控制訊號。[0088] 例如,每條手臂 5 的運動鏈的高層級構型包括從軀幹 16 到腕部 50 的七個旋轉軸(A1–A7),為手臂 5 提供七個自由度(DoF)以定位機器人 1 的手 56,其中軸 A1 位於軀幹 16 內,而軸 A2–A7 與手臂 5 內各個執行器的位置相關聯。每隻手還進一步至少包括十六個自由度,以進一步抓取或操控物體。每條腿 6 的運動鏈的高層級構型包括從髖部 60 到足部 92 的六個旋轉軸(A11–A16),為足部 92 的定位提供六個自由度。此外,中心旋轉軸(A9–A11)提供三個自由度,用於相對於腿部 6 定位軀幹 16,其中一對髖部旋轉軸(A11)兼具在髖部 60 處驅動各條腿旋轉以及軀幹 16 的屈伸的雙重用途。最後,頭部 10 包括兩個自由度所對應的旋轉軸(A8.1、A8.2)。b. 執行器[0089] 此處公開的各種執行器為電動旋轉執行器,其包括:(i) 電機,(ii) 齒輪箱,(iii) 扭矩單元(torque cell),(iv) 編碼器和/或旋變(resolver),以及 (v) 至少一個 PCB 元件。所述機器人 1 的電動旋轉執行器可以採用多種先進電機類型中的一種或多種組合,包括無刷直流電機、步進電機、伺服電機、空心杯直流電機、同步交流電機、非同步感應電機、直線電機、壓電電機、直驅電機、開關磁阻電機、永磁同步電機(PMSM)、軸向磁通電機以及混合步進電機。這些電機可採用稀土永磁體,例如釹鐵硼(NdFeB)合金、釤鈷(SmCo)磁體、鐵氧體磁體、鋁鎳鈷磁體、柔性磁體、粘結稀土磁體以及耐高溫永磁體,以實現高扭矩密度與高能效。電機繞組可以包括高導電銅線,並配以先進陶瓷或聚酰亞胺絕緣,以獲得優異的熱性能與電性能。[0090] 執行器電機可以與多種高減速比齒輪箱或齒輪機構相耦合,這些齒輪箱或齒輪機構被設計用於高精度與承載處理,例如應變波齒輪箱(例如 Harmonic drives®)、擺線減速器、行星齒輪箱、傘齒輪系統、蝸桿齒輪、平行軸斜齒輪機構、直齒輪元件、交錯斜齒輪系統、雙包絡蝸桿、人字齒輪、准雙曲面齒輪、齒條-齒輪系統、傘准雙曲面齒輪、行星齒輪系以及差速齒輪系統。此外,某些實現方式可以採用針對扭矩傳遞效率、回程間隙降低與噪聲最小化進行最佳化的定製齒形。並且,齒輪箱的減速比可以是任意減速比,包括 1:1.1 至 1:150。特別地,所述減速比可以是 1:10、1:20、1:30、1:50 和/或 1:100。換言之,所述減速比可以小於 1:1.1。在其他實施例中,所述減速比可以大於 1:150。進一步地,所述執行器可以包括制動器或離合器,以保護齒輪箱和/或允許在不導致機器人 1 倒地的情況下切斷執行器供電。[0091] 此外,為實現卓越的位置精度並確保可靠運行,執行器的每個電機都可以配備至少一個 PCB 元件,該 PCB 元件與扭矩單元、先進編碼器和/或旋變相耦合。所述先進編碼器或旋變可以是光學式、磁式、電容式、電感式、電阻式、壓電式、霍爾效應式、電位計式或超聲式。這些編碼器或旋變可實現亞毫米級精度,這對需要精細運動控制的應用至關重要。為補充編碼器或旋變提供的位置資訊,所述執行器 PCB 可以包含或關聯整合式扭矩感測器,例如帶應變片的感測器、壓阻式感測器、磁彈性感測器、電容式感測器、光纖感測器或旋轉變壓器。此外或替代地,執行器還可以包括電流感測器,例如霍爾效應感測器、分流電阻、磁通門感測器、羅氏線圈或磁阻式感測器。進一步地,系統可以整合微機電系統(MEMS)陀螺儀和/或加速度計,以提供與姿態、角速度與線加速度相關的額外感測資料。這種感測融合增強了機器人在複雜環境中導航並在運行期間保持穩定性的能力。[0092] 進一步地,執行器或執行器輸出端可以包括採用先進材料製造的軸承座/軸承殼體,例如碳纖維增強聚合物(CFRP)、玻璃纖維增強聚合物(FRP)、金屬合金、聚醚醚酮(PEEK)、熱塑性複合材料以及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。此外,CFRP 的製造工藝(例如纖維纏繞或自動鋪絲)允許對纖維取向進行精確控制,從而進一步最佳化殼體的力學性能。軸承本體可以由高等級鋼合金(例如 AISI 52100、M50 或 440C 不鏽鋼)製造/包含/加工,也可以由高性能鎳基高溫合金(例如 Inconel 718 或 Hastelloy®)、鈷基合金(例如 Stellite™)、先進陶瓷(例如氧化鋁或氧化鋯基複合材料)以及由碳纖維或芳綸纖維增強的聚合物基複合材料製造/包含/加工。這些材料還可受益於先進熱處理(例如真空淬硬或深冷處理)、表面工程工藝(例如離子注入或物理氣相沉積)或專用塗層。[0093] 為進一步最佳化性能,軸承的滾動體可以由先進陶瓷材料(例如氮化矽、碳化鎢或氧化鋯)、藍寶石或將陶瓷與金屬或聚合物基體相結合的複合材料構成。在另一實施例中,該元件可以採用圓柱滾子軸承、角接觸球軸承或將鋼製滾道與陶瓷滾動體結合的混合軸承。此外,還可以使用球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、滾針軸承、磁懸浮軸承,或其混合/組合。包括增材製造在內的前沿製造技術(例如選擇性雷射熔化(SLM))可用於製造複雜軸承幾何結構。這些幾何結構可以整合諸如內部冷卻通道、潤滑儲液腔或紋理化表面等特徵,以增強潤滑保持並減少磨損。[0094] 引入此類特徵可改善熱管理、降低摩擦,並在具有挑戰性的工況下實現一致的潤滑分配。增材製造還可在材料浪費最小的情況下生產定製化軸承設計,從而契合可持續製造實踐。除增材製造外,精密機加工、雷射淬火或化學氣相沉積(CVD)塗層等其他先進工藝也可用於增強軸承的表面性能。這些技術可提高耐磨性、降低摩擦並提供抗腐蝕保護,從而進一步延長部件的使用壽命。在軸承座內整合智能感測器也是一種潛在增強方式,可對溫度、振動與載荷等參數進行即時監測。這些資料可用於預測維護需求並防止意外故障,確保最佳性能與可靠性。c. 執行器供電[0095] 機器人 1 的軀幹 16 內設定有電子元件 200。例如,電子元件 200 可以包括電池包 202、電源分配元件 204 以及計算裝置 206。電池包 202 與電源分配元件 204 被配置為向包括分佈在機器人各處的執行器在內的多個部件供電。電源分配元件 204 被配置為將電池包 202 的電力分配至執行器、感測器以及機器人 1 內的其他機器人系統。電源分配元件 204 與軀幹計算裝置 206 通訊連接。計算裝置 206 還可以包括資料連接埠,例如乙太網路口和/或 USB 口,以實現對資料的高速訪問,其連接速度快於 10G 乙太網路。安裝在軀幹 16 內的計算裝置 206 可與機器人 1 內的其他計算裝置以及某一計算環境進行通訊連接。例如,計算裝置 206 也可以與機器人 1 內的執行器與感測器進行通訊連接。[0096] 在各種實施例中,電源分配元件 204 可被配置為通過多個通道供電。例如,電池包 202 可產生高電壓,電源分配元件 204 可通過兩個獨立通道(例如 48V)向各系統供電。電源分配元件 204 還可以通過獨立通道提供低電壓(例如 24V)。d. 執行器布線[0097] 機器人 1 提供計算環境 201,該計算環境包括一個或多個在機器人 1 內進行資料通訊的計算裝置。例如,機器人 1 的計算環境 201 包括安裝在軀幹 16 內的計算裝置 206,以及分佈在機器人 1 各處的其他計算裝置(例如處理器、CPU、GPU、MCU 等)。全身控製器 950 在計算環境 201 中運行,以控制機器人 1 的運動與位置等功能。全身控製器 950 包括執行器控製器 952 以及本申請未詳細說明的其他特性。例如,多個執行器(例如手臂執行器(J1)190、軀幹扭轉執行器(J10)620 等)可以各自包括與全身控製器 950 的執行器控製器 952 進行資料通訊的處理器。全身控製器 950 還可以接收來自多個感測器(例如執行器編碼器、攝影機等)的感測器資料。例如,每個執行器 PCB 元件可以包括與軀幹計算裝置 206 進行資料通訊的處理器。在計算環境 201 上運行的部件包括全身控製器 950,以及本文未詳細討論的其他應用、服務、過程、系統、引擎或功能。[0098] 在各種實施例中,各個執行器元件(J1-J16)可以包括或耦合一個或多個與相應執行器相關聯的 PCB 元件。例如,與某個執行器相關聯的 PCB 元件可以包括處理器以及用於資料通訊的連接能力。特別地,與某個執行器相關聯的 PCB 元件可以被配置為從執行器控製器 952 接收控制指令,並向執行器控製器 952 傳送執行器資料和/或感測器資料。例如,在各種實施例中,各個執行器元件可以包括扭矩感測器、位置感測器或溫度感測器等,且這些感測器與 PCB 元件通訊連接。所述 PCB 元件還被配置為從電源分配元件 204 接收電力。[0099] 本文所述的線束促進了執行器控製器通訊與電力分配。運動鏈(例如手臂元件 5、腿部元件 6)中的每個執行器可以包括一個 PCB 元件,該 PCB 元件與前一個相鄰執行器相耦合,以從運動鏈中的前一個執行器接收控制資料與電力。在圖 2 所示示例中,位於軀幹 16 內的手臂執行器(J1)190 可從電源分配元件 204 與計算裝置 206 接收控制訊號與電力。相鄰的肩部執行器(J2)280 可通過布線 294 與手臂執行器(J1)190 相耦合。接著,上臂扭轉執行器(J3)320 可通過布線 334 與肩部執行器(J2)280 相耦合。在各種實施例中,運動鏈中後續的一個或多個執行器(例如 J4-J7)也可以類似方式耦合。例如,上臂扭轉執行器元件(J3)320 包括 PCB 元件 322,該 PCB 元件被配置為接收資料與電力連接,並被配置為與相鄰肘部執行器元件(J4)374 的 PCB 元件 376 相耦合。[0100] 機器人 1 中使用的電動執行器(J1-J16)中的絕大多數包括穿過執行器某一區域的導線或引線,例如利用貫穿孔布線穿過所述執行器的中心。特別地,所述執行器包括一個 PCB 元件,該 PCB 元件 (i) 從第一組導線或線束接收電流與控制訊號,其中線束的至少一部分穿過執行器的開口孔道或導線通道;並且 (ii) 被配置為與從該 PCB 延伸至相鄰執行器的第二組導線或線束相耦合。在一些實施例中,所述第一組或線束可以包括兩組線束,它們與執行器的中間 PCB 元件相耦合。在一些實施例中,相鄰執行器之間的線束可以是一組線束,其中一部分被配置為穿過開口孔道。這些導線組或線束被設計為:(i) 在執行器之間接收與傳輸電力和控制訊號,(ii) 確保單根導線不會跨越超過一個自由度,(iii) 將需要運動的導線長度限製為僅限於包含在執行器中心內的導線,以及 (iv) 消除沿所述執行器外圍布設導線的需要。該構型有助於消除夾點,減少當機器人 1 運動時需要隨動的導線長度,並有助於簡化機器人 1 內執行器的封裝(例如工業設計)。此外,將需要隨機器人 1 運動而移動的導線長度加以約束,使設計者能夠:(i) 在特定位置(即貫穿孔)佈置被設計為可旋轉(例如螺旋構型)的導線,並且 (ii) 排除在其他位置(即與輸入或輸出 PCB 耦合處)被設計為旋轉的導線。該布線方案降低了布線成本及其他複雜性。基於上述原因,執行器及其各種支撐部件的設計與佈置使機器人 1 相較傳統機器人具有顯著優勢。C. 第一實施例[0101] 參見圖 2-10B,示例機器人 1 包括執行器布線元件 960 的第一種實施例,該布線元件適用於機器人 1 內的大多數執行器(即 J1-J4 與 J9-J14)。機器人 1 內的大多數執行器包括一個通過執行器中心形成的執行器開口,本文將其稱為貫穿孔開口。執行器開口或貫穿孔開口從執行器的第一側延伸至第二側,並且至少部分由執行器的旋轉軸限定。在該實施例中,機器人 1 的選定執行器包括穿過執行器某一區域的導線或引線。更具體地,這些執行器採用穿過執行器中心的貫穿孔布線。儘管這些執行器的尺寸可能不同(例如驅動尺寸、扭矩等),所述執行器包含共同要素,並具有相似或相同的部件佈置。執行器之間的這種共通性有利地降低成本、縮短裝配時間、減少所需獨特零件數量、降低偵錯時間,並提高模組化與可維護性。一般而言,每個旋轉執行器包括靜止的、固定的或不運動的部分,以及繞中心軸旋轉的輸出或運動部分。在該實施例中,所述執行器的共同要素包括:(i) 執行器開口或中心貫穿孔,(ii) 第一(或輸入)PCB,以及 (iii) 第二(或輸出)PCB,其中第一與第二 PCB 佈置在執行器的相對兩側。為便於討論,左臂的上臂執行器(J2-J4)280、320、374 及其相關布線(例如布線 294、334、386)被用作示例實施例,並可適用於其他尺寸、且具有中心貫穿孔的執行器。[0102] 在圖 2 中示出了肩部與上臂元件中的執行器與布線佈置示例。具體而言,執行器布線 294、334、386 將以下執行器彼此電耦合:(i) 位於軀幹 16 內的手臂執行器元件(J1)190,(ii) 位於肩部殼體 270 內、並與手臂執行器元件(J1)190 相耦合的肩部執行器元件(J2)280,(iii) 位於上肱骨殼體 302 內的上肱骨執行器元件或手臂扭轉執行器元件(J3)320,以及 (iv) 下肱骨執行器元件或肘部執行器元件(J4)374。因此,左臂 5 的上臂執行器(J2-J4)280、320、374 被示為與位於軀幹 16 內的手臂執行器(J1)190 串聯耦合。在該佈置中,上臂扭轉執行器(J3)320 與肘部執行器(J4)374 被佈置為其各自軸(A3、A4)彼此垂直,以實現手臂旋轉與肘部彎曲。[0103] 如上所述,位於軀幹 16 內的手臂執行器(J1)190 與電源分配元件 204(例如電源或電池)以及執行器控製器 952 相耦合,且後續的手臂執行器(J2-J4)280、320、374 通過執行器布線 294、334、386 串聯耦合,從而在相鄰執行器之間(例如 J1-J2、J2-J3、J3-J4)提供電力與資料通訊。用於連接、供電並控制執行器(J2-J4)280、320、374 的布線 294、334、386 不會跨越多個執行器。換言之,所述布線 294、334、386 不會跨越多個自由度。這有助於確保每個執行器(例如執行器 J1-J4)的電源線與控制線不會因所述執行器的運動而被意外夾住、切斷或損壞。a. 執行器布線元件[0104] 在該實施例中,執行器布線 294、334、386 包括:(i) 相鄰執行器線束 294.2、334.2、386.2,以及 (ii) 內部線束 284.4、324.4、378.4。如圖 2-6 最清楚示出,利用相鄰執行器線束 294.2、334.2、386.2 將每個執行器與前一個執行器相耦合。其方式為:將各執行器元件(J2)280、(J3)320、(J4)374 的輸入 PCB 元件 282、322、376 與手臂元件中前一個執行器(分別為 J1、J2、J3)的輸出 PCB 元件 196、286、326 相耦合。具體而言,手臂執行器元件(J1)190 的輸出 PCB 196 通過手臂-肩部線束 294.2 與肩部執行器元件(J2)280 的輸入 PCB 282 相耦合。此外,肩部執行器元件(J2)280 的輸出 PCB 286 通過肩部-上肱骨線束 334.2 與上臂扭轉執行器元件(J3)320 的輸入 PCB 322 相耦合。進一步地,上臂扭轉執行器元件(J3)320 的輸出 PCB 326 通過上肱骨-下肱骨線組/線束 386.2 與肘部執行器元件(J4)374 的輸入 PCB 376 相耦合。[0105] 在該示例性實施例中,肘部執行器元件(J4)374 位於下臂 36 與上前臂 40 之間。因此,如圖 2 所示,上臂–下臂導線束 386.2 將肘部執行器元件(J4)374 耦接至相鄰的上臂扭轉執行器元件(J3)320;內部導線束 378.4 將肘部執行器元件(J4)374 的第一 PCB 和第二 PCB(376、380)相互耦接;而下臂–上前臂導線束 430.2 耦接至肘部執行器元件(J4)374 的第二 PCB 380,並延伸進入上前臂 40。如圖 3–6 所示,上臂–下臂導線束 386.2 穿過上臂殼體 362 延伸至肘部執行器元件(J4)374。[0106] 應理解的是,每個導線束可以包括多根導線(例如 294.2、334.2、386.2)。在另一替代實施例中,所述導線束可以包括多根導線彼此以長度方向串聯配置。在其他實施例中,包含於導線束中的單根導線可由多股導線製成(例如 1 至 10 股導線彼此連接)。此外,應理解,每根包含於導線束中的導線可以包括單根導電線或多根導電線股。所述導電線可包覆於非導電護套內,並可彼此線性排列。應理解,相鄰執行器線束中的導線組被設計為在機器人 1 中固定於位,在機器人 1 運動時不相對於部件移動。因此,相鄰執行器線束被固定,不需要更複雜的配置來允許其扭轉或彎曲。因此,相鄰執行器線束中的導線可以採用成本更低的材料,或採用製造成本更低的構型(例如導線數量更少),從而減少機器人 1 中導線組的整體數量。減少導線組數量可能是有益的,因為這可以提高可靠性。b. 貫通孔線束[0107] 在該實施例中,每個臂部執行器元件(J2)280、(J3)320、(J4)374 均包括一個執行器 284、324、378,其具有貫通孔開口或接收器 284.8、324.8、378.8,第一(或輸入)PCB 元件 282、322、376,以及第二(或輸出)PCB 元件 286、326、380。布線 294、334、386 包括:(i) 內部線束 284.4、324.4、378.4;以及 (ii) 相鄰執行器線束部分 294.2、334.2、386.2。具體而言,各執行器元件(J2)280、(J3)320、(J4)374 的第一(輸入)PCB 元件 282、322、376 通過相鄰執行器線束部分 294.2、334.2、386.2 與前一執行器元件(分別為 J1)190、(J2)280、(J3)320 相耦合,並通過內部線束 284.4、324.4、378.4 在執行器內部與第二(輸出)PCB 元件 286、326、380 相連接。 (AI工業)
人形機器人新創公司Figure創始人二次創業,攜1億資金創辦AI實驗室Hark
估值390億的Figure之外,CEO再投1億美元佈局AI實驗室。近日,機器人初創公司Figure AI的首席執行長佈雷特·阿德科克( Brett Adcock)宣佈成立全新AI實驗室Hark,並個人出資1億美元作為啟動資金。這項消息源自Adcock於周四向Figure員工和投資者傳送的內部備忘錄,隨即在科技界引發廣泛關注。作為同時執掌兩家核心企業的掌舵人,Adcock將在繼續擔任Figure CEO的基礎上,帶領Hark開啟 AI 領域的新探索。根據備忘錄,Hark的核心願景是打造「以人為本」的AI系統,使其具備主動思考、遞迴式自我最佳化與深度人文關懷的能力,從而開闢一條不同於現有技術路徑的新方向。值得關注的是,該實驗室的首個圖形處理器(GPU)叢集已於周一上線,但具體規模尚未對外披露。Hark的創立並非個例,它反映出當前AI產業一個新動向:越來越多新創公司的CEO在深耕原有業務的同時,開始佈局新的技術戰場。先前有報導稱,搜尋引擎公司You.com的CEO Richard Socher也在籌備一個新的AI實驗室,並尋求10億美元融資。這類新興機構被業界稱為「新實驗室」(neolabs),近期已累計吸引數十億美元資金。「新實驗室」的核心目標,是探索OpenAI、Anthropic等大型AI企業可能忽略的研究路徑與模型架構,試圖在主流技術之外尋找突破點。儘管這些行業巨頭已坐擁數十億美元的收入規模和成熟的技術體系,但「新實驗室」以其靈活的機制、創新導向的研究和資本加持,正逐漸成為推動AI發展的重要力量。Adcock創立的Figure AI本身已是業界矚目的明星企業,累計融資近20億美元,投資方包括Parkway Venture Capital、輝達(Nvidia)、微軟(Microsoft )以及貝索斯探險基金( Bezos Expeditions)等知名機構,最新估值高達390億美元。這次他個人投入巨資創辦Hark,既是其在AI領域的二次創業,也彰顯了他對前沿技術探索的持續承諾。(左)輝達創始人兼CEO黃仁勳(Jensen Huang)與(右)Figure創始人佈雷特·阿德科克(Brett Adcock)(圖片來源:X@adcock_brett)無論是堅守本業的CEO開闢第二戰線,還是新興實驗室瞄準巨頭的技術盲區,這場創新浪潮的核心敘事,始終圍繞著如何讓AI更貼近人、更理解人、更服務於人而展開。頂尖人才與雄厚資本正以前所未有的濃度匯入AI創新領域,產業的競爭強度與技術演進速度正同步提升。 (創新觀察局)
Figure AI 人形機器人 從頭到腳的“全身感知”,一篇專利看懂通用人形感測器佈局
(本文素材源於專利WO2025221916)一種人形機器人,包括具有軀幹的上部區域、連接到軀幹的一對臂元件以及頭部和頸部元件。頭部和頸部元件包括連接到軀幹的頸部部分和連接到頸部部分的頭部部分。頭部部分具有頭部殼體元件,該元件具有限定頭部容積的第一殼體和第二殼體。第一殼體包括一個開口,該開口具有延伸跨過至少大部分開口的蓋板。第一攝影機和第二攝影機位於頭部容積內,每個攝影機都具有超過指定角度的水平和垂直視場。第一和第二攝影機機身之間的位置間隔小於15釐米。該機器人還包括下部區域,該下部區域具有連接到上部區域並與之隔開的一對腿。技術領域[0003] 本公開涉及機器人的感測器,具體而言涉及通用人形機器人的感測器。該通用人形機器人的感測器被配置為允許所述機器人實質性地模仿人類的運動、功能和能力。背景技術[0004] 美國當前的勞動力市場正面臨前所未有的勞動力短缺,其特徵是超過1000萬個未填補的職位。這些空缺職位中有很大一部分屬於被認為是不安全、不受歡迎或涉及危險工作環境的職業。 這種持續且不斷升級的可用勞動力短缺,這就產生了一個迫切的需求:開發和部署先進的機器人系統,使其能夠執行那些對人類工人來說缺乏吸引力或構成風險的任務。為了有效解決這一日益擴大的勞動力缺口,設計和製造能夠在以人為中心的順暢環境中高效且可靠地運行的機器人變得至關重要。這些環境通常要求具備諸如身體靈巧性、持續的耐力、精確的操作能力以及在專為人類設計的複雜空間中導航的能力。[0005] 先進的通用人形機器人已成為應對這些挑戰的一個有前景的解決方案。這些機器人經過精心設計,以複製人類形態並模仿人類功能,通常具有雙足移動的兩條腿、具備雙臂的雙邊操作能力,以及一個便於與人類使用者互動的螢幕。這種擬人化設計使這些機器人能夠無縫融入最初為人類設計的環境,從而最大限度地減少對現有基礎設施進行廣泛改造的需求。隨著這些機器人致力於模仿人體,為其配備一系列旨在從環境中獲取資料的感測器元件變得至關重要。為了滿足這些要求,本公開引入了一種嵌入在機器人頭部、軀幹和腳部的創新感測器元件陣列。發明摘要[0006] 本公開的主題涉及一種人形機器人,包括一個上部區域,該區域包括:(i) 軀幹,(ii) 連接到軀幹的一對臂元件,以及 (iii) 頭部和頸部元件,包括連接到軀幹的頸部部分和連接到頸部部分的頭部部分。頭部部分具有一個頭部外殼元件,包括第一外殼和連接到第一外殼的第二外殼,以在第一外殼和第二外殼之間定義一個頭部容積,其中第一外殼包括其中形成的一個開口。一個覆蓋物延伸穿過第一外殼中形成的開口的至少大部分。該機器人包括一個第一攝影機,其範圍位於頭部容積內,並具有大於45度的第一水平視場和大於15度的第一垂直視場。第一攝影機包括:(i) 第一主體,和 (ii) 位於覆蓋物和第一攝影機主體之間的第一攝影機鏡頭。該機器人還包括位於頭部容積內的第二攝影機,其具有大於45度的第二水平視場和大於15度的第二垂直視場。第二攝影機包括:(i) 第二主體位於距離第一攝影機主體小於15釐米的位置,以及 (ii) 位於覆蓋物和第二攝影機主體之間的第二攝影機鏡頭。機器人還包括連接到上部區域並與上部區域間隔開的下部區域,下部區域包括一雙腿。[0007] 本公開的主題涉及一種人形機器人,包括上部區域,該區域包括:(i) 軀幹,(ii) 連接到軀幹的一對臂元件,以及 (iii) 連接到軀幹並具有頸部部分和連接到頸部部分的頭部部分的頭部和頸部元件。頭部部分包括頭部外殼元件,該元件包括第一外殼和連接到第一外殼的第二外殼,以在第一外殼和第二外殼之間定義頭部容積。一個包含顯示器的電子元件位於第一外殼和第二外殼之間的頭部容積內。第一攝影機位於頭部容積內並位於顯示器上方。機器人還包括連接到上部區域並與上部區域間隔開的下部區域,下部區域包括一雙腿。[0008] 本公開的主題涉及一種人形機器人,包括上部區域,該區域包括:(i) 軀幹,(ii) 連接到軀幹的一對臂元件,以及 (iii) 連接到軀幹並具有頸部部分和連接到頸部部分的頭部部分的頭部和頸部元件。頭部部分包括頭部外殼元件,該元件包括第一外殼和連接到第一外殼的第二外殼,以在第一外殼和第二外殼之間定義頭部容積。包含顯示器的電子元件位於頭部容積內的前殼和後殼之間。一個感測器凹槽 (sensor recess) 位於顯示器上方,並被配置為提供頭部部分相對於前殼的內嵌區域 (inset region)。電子元件還包括一個攝影機,該攝影機與感測器凹槽的一個範圍對齊。機器人還包括連接到上部區域並與上部區域間隔開的下部區域,下部區域包括一雙腿。[0009] 本公開的主題涉及一種人形機器人,包括上部區域,該區域包括:(i) 軀幹,(ii) 連接到軀幹的一對臂元件,以及 (iii) 連接到軀幹並具有頸部部分和連接到頸部部分的頭部部分的頭部和頸部元件。頭部部分包括第一電子元件,該元件包括具有第一視線的第一攝影機;以及第二電子元件,該元件包括具有第二視線的第二攝影機,第二視線相對於第一視線成角度。機器人還包括連接到上部區域並與上部區域間隔開的下部區域,下部區域包括一雙腿。[0010] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括頭部元件,該元件包括第一感測器元件和第二感測器元件,其中第一感測器元件包括位於螢幕上方並指向前方的多個上部攝影機,第二感測器元件包括位於螢幕下方並向下傾斜的多個下部攝影機。機器人包括連接到頭部元件的軀幹元件,軀幹元件包括位於腰部區域附近並指向前方的前部感測器元件,以及位於上背部區域並指向後方的後部感測器元件。第一感測器元件、第二感測器元件、前部感測器元件和後部感測器元件被配置為提供重疊的視場,以實現全面的環境感測。機器人包括一個處理器,配置為接收和處理來自感測器元件的資料,以促進人形機器人在其環境中的導航和互動。[0011] 本公開的主題涉及一種操作人形機器人的方法。具體而言,該方法包括使用位於人形機器人頭部元件中螢幕上方的多個上部攝影機捕捉前向視覺資料。該方法包括使用位於頭部元件中螢幕下方的多個下部攝影機捕捉向下視覺資料。該方法包括使用位於人形機器人軀幹元件腰部區域附近的前部感測器元件捕捉前向地面水平視覺資料。該方法包括使用位於軀幹元件上背部區域的後部感測器元件捕捉後向視覺資料。該方法包括處理從上部攝影機、下部攝影機、前部感測器元件和後部感測器元件捕捉的視覺資料,以生成具有重疊視場的綜合環境地圖。該方法包括基於該綜合環境地圖控制人形機器人的運動和互動。[0012] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括一個頭部元件,其中包括多個攝影機,排列成在機器人周圍水平提供至少270度的視場,其中該多個攝影機包括至少一個前向攝影機、一個左向攝影機和一個右向攝影機,以及一個位於前向攝影機下方的螢幕。該機器人包括一個連接到頭部元件的軀幹元件,連接到軀幹元件的一對臂元件,連接到軀幹元件的一對腿元件,以及一個配置為接收和處理來自多個攝影機的資料以促進人形機器人在其環境中導航和互動的處理器。[0013] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括頭部元件,其中包括第一感測器元件,該元件包括至少三個水平排列的攝影機,位於頭部元件的上部區域並指向前方;第二感測器元件,包括至少三個水平排列的攝影機,位於頭部元件的下部區域並向下傾斜;以及位於第一和第二感測器元件之間的螢幕。機器人包括連接到頭部元件的軀幹元件,連接到軀幹元件的一對臂元件,連接到軀幹元件的一對腿元件,以及配置為接收和處理來自第一和第二感測器元件的資料以促進人形機器人在其環境中導航和互動的處理器。[0014] 本公開的主題涉及一種用於人形機器人的感測器系統。具體而言,該系統包括頭部元件,其中包括第一感測器元件,該元件包括至少三個水平排列的攝影機,位於頭部元件的上部區域並指向前方;第二感測器元件,包括至少三個水平排列的攝影機,位於頭部元件的下部區域並向下傾斜;位於第一和第二感測器元件之間的螢幕,以及配置為適應頭部運動的可變形頸部護罩 (deformable neck shield)。該系統包括連接到頭部元件的軀幹元件,以及配置為接收和處理來自第一和第二感測器元件的資料以促進人形機器人導航和物體操作的處理器。[0015] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括一個頭部元件,其中包括多個相機,這些相機的佈置旨在提供圍繞機器人水平方向的 360 度視場;其中,所述多個相機包括至少兩個前向相機、一個左向相機、一個右向相機和一個後向相機,以及一個位於前向相機下方的螢幕。該機器人還包括連接到頭部元件的軀幹元件、連接到軀幹元件的一對手臂元件、連接到軀幹元件的一對腿部元件,以及一個處理器,該處理器被配置用於接收和處理來自所述多個相機的資料,以輔助人形機器人的導航及其與環境的互動。[0016] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括頭部元件,連接到頭部元件的軀幹元件,連接到軀幹元件的一對臂元件,連接到軀幹元件的一對腿元件,以及分佈在頭部元件、軀幹元件和腿元件上的多個感測器元件。該多個感測器元件包括至少一個位於頭部元件中的頭部感測器元件,至少一個位於軀幹元件中的軀幹感測器元件,以及至少一個位於每個腿元件中的腳部感測器元件。這些感測器元件被配置為提供重疊的視場,以實現全面的環境感測。機器人包括一個處理器,配置為接收和處理來自感測器元件的資料,以促進人形機器人的導航、互動和安全功能。[0017] 本公開的主題涉及一種操作人形機器人的方法。具體而言,該方法包括使用分佈在人形機器人的頭部元件、軀幹元件和腿元件上的多個感測器元件捕捉視覺資料,其中多個感測器元件包括至少一個頭部感測器元件、至少一個軀幹感測器元件和每個腿元件中的至少一個腳部感測器元件。該方法包括處理捕捉到的視覺資料以生成具有重疊視場的綜合環境地圖。該方法包括基於環境地圖檢測潛在危險,包括障礙物、不平坦的表面和懸崖 (cliffs)。該方法包括基於檢測到的潛在危險控制人形機器人的運動和互動,以確保安全的導航和操作。[0018] 本公開的主題涉及一種人形機器人。具體而言,該機器人包括頭部元件,連接到頭部元件的軀幹元件,連接到軀幹元件的一對臂元件,連接到軀幹元件的一對腿元件,以及分佈在頭部元件、軀幹元件和腿元件上的多個感測器元件。該多個感測器元件包括至少一個位於頭部元件中的頭部感測器元件,至少一個位於軀幹元件中的軀幹感測器元件,以及至少一個位於每個腿元件中的腳部感測器元件。這些感測器元件被配置為提供重疊的視場以實現全面的環境感測。機器人還包括一個處理器,配置為接收和處理來自感測器元件的資料,以促進人形機器人的導航、互動和安全功能。[0019] 在一些實施例中,人形機器人包括一個戰略性地分佈在頭部、軀幹和腳部元件上的先進感測器元件,以實現全面的環境感知和動態導航能力。頭部感測器元件包括第一感測器元件,該元件由三個水平排列的上部攝影機組成,位於螢幕上方並指向前方以進行遠距離深度感知;以及第二感測器元件,該元件由兩個垂直間隔的下部攝影機組成,位於螢幕下方,向下傾斜以進行近距離深度感知。軀幹元件包括一個靠近腰部區域的前部感測器元件,具有一個 RGB 攝影機、一個 VCSEL(垂直腔面發射雷射器)投影儀、左和右紅外 (IR) 探測器和一個慣性測量單元 (IMU),指向前方;以及一個位於上背部區域的後部感測器元件,指向後方。此外,每個腳部感測器元件整合了一個飛行時間 (Time-of-flight) 攝影機、雷射接近感測器和漫反射接近感測器,以精準檢測安全邁步範圍內的空隙,從而增強機器人的穩定性和行走安全性。[0020] 頭部元件通過包含配置為旋轉和傾斜運動的致動器 (actuators) 的頸部元件連接到軀幹,從而動態調整攝影機的視場。這些致動器使機器人能夠通過處理和融合視覺資料(包括立體深度感知和慣性測量資料)來生成並持續更新綜合的三維環境地圖,從而促進精確的碰撞檢測和規避。人形機器人採用配置好的演算法來識別潛在碰撞,生成多條替代運動路徑,根據預定義的安全和效率標準評估這些路徑,並執行最佳導航策略。頭部元件進一步包含一個由多層材料製成的可變形頸部護罩,具有用於內部元件的內部保護層、外部美觀且環保的保護層,以及在高應力區域嵌入的加強部分以提高耐用性。這種綜合的感測器和致動器佈置共同確保了強大的感知和敏捷的運動,使人形機器人能夠在不同的距離和地形複雜性中有效地檢測、導航並與其周圍環境互動。附圖簡要說明[0021] 附圖僅通過示例而非限制的方式描繪了一個或多個符合本教導的實施方案。在附圖中,相同的參考數字指代相同或相似的元件。[0022] 圖1 是人形機器人第一實施例的透檢視,處於伸展、直立的站立姿勢,該機器人包括:(i) 上部部分,具有以下部件:(a) 具有上部頭部感測器元件和下部頭部感測器元件的頭部/頸部,(b) 具有前部軀幹感測器元件和後部軀幹感測器元件的軀幹,(c) 左肩和右肩,(d) 左上臂和右上臂元件,每個元件包括上肱骨 (upper humerus)、下肱骨、上前臂和下前臂,(e) 左手腕和右手腕,以及 (f) 左手和右手,(ii) 中央部分,具有以下部件:(a) 脊柱,(b) 骨盆,(c) 左髖和右髖,(d) 左大腿上部和右大腿上部,以及 (f) 左大腿下部和右大腿下部,以及 (iii) 下部部分,具有以下部件:(a) 左小腿和右小腿 (shins),(b) 左距骨和右距骨 (talus),以及 (c) 左腳和右腳;[0023] 圖2 是圖1中機器人所包含的感測器元件陣列的透檢視;[0024] 圖3 是圖2所示感測器陣列的俯檢視;[0025] 圖4 是圖1中機器人上部部分所包含的感測器元件的側檢視;[0026] 圖5 是圖4中感測器元件的主檢視;[0027] 圖6 是圖1中機器人的頭部和頸部元件的主檢視;[0028] 圖7 是圖6中頭部和頸部元件的側檢視,顯示了上部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV1) 和下部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV2);[0029] 圖8 是圖6中頭部和頸部元件的俯檢視,顯示了上部頭部感測器元件的水平視場 (FoVH1);[0030] 圖9 是圖6中頭部和頸部元件的爆炸檢視;[0031] 圖10A 是圖6中頭部和頸部元件的透檢視,其中頭部外殼元件被移除以顯示其中包含的電子元件;[0032] 圖10B 是圖10A中電子元件的主檢視;[0033] 圖11 是圖6的頭部和頸部元件的電子元件中包含的上部頭部感測器元件和下部頭部感測器元件的透檢視;[0034] 圖12 是圖1中軀幹和腰部的後透檢視,顯示了後部介面面板和後部感測器元件;[0035] 圖13 是圖1中軀幹和腰部的前透檢視,顯示了前部介面面板和前部感測器元件;[0036] 圖14A 是圖1中軀幹和腰部的主檢視;[0037] 圖14B 是沿圖14A中線14B-14B擷取的軀幹和腰部的橫截面檢視;[0038] 圖14C 是圖14B的前部介面面板和前部感測器元件的放大檢視;[0039] 圖15 是圖1中軀幹和腰部的爆炸檢視,該爆炸檢視顯示了 (i) 電池,(ii) 計算單元 (compute),(iii) 配電單元,(iv) 包括骨架和蓋板的外殼,(v) 具有脊柱致動器的腰部,(vi) 臂致動器 (J1),(vii) 前部介面面板連同前部感測器元件,(viii) 後部介面面板連同後部感測器元件;[0040] 圖16A 是前部和後部軀幹感測器元件的前透檢視;[0041] 圖16B 是圖15所示的前部和後部軀幹感測器元件的後透檢視;[0042] 圖17 是圖1的人形機器人在所述伸展、直立站立姿勢下的側檢視,其中顯示:(i) 上部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV1),(ii) 下部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV2),(iii) 前部軀幹感測器元件的垂直視場 (FoVV3),以及 (iv) 後部軀幹感測器元件的垂直視場 (FoVV4);[0043] 圖18 是圖17的人形機器人的側檢視及其相關聯的視場 FoVV1-FoVV4,其中機器人處於頭部向下姿態,即機器人的頭部圍繞頭部“是(yes)”(點頭)致動器軸向下移動;[0044] 圖19是圖17所示人形機器人的側檢視及其相關視場 FoVv1–FoVv4,其中機器人處於低頭且軀幹前傾的姿態,即機器人頭部圍繞頭部“點頭”執行器軸向下轉動,機器人上半身圍繞髖部俯仰軸向下彎曲。[0045] 圖20 是圖17的人形機器人的側檢視及其相關聯的視場 FoVV1-FoVV4,其中機器人處於頭部向上姿態,即機器人的頭部圍繞頭部“是(yes)”致動器軸向上移動;[0046] 圖21 是圖17的人形機器人的側檢視及其相關聯的視場 FoVV1-FoVV4,其中機器人處於頭部向上且軀幹向後彎曲的姿態,即機器人的頭部圍繞頭部“是(yes)”致動器軸向上移動,且機器人的上部部分圍繞髖部俯仰軸向上移動;[0047] 圖22 是圖1的人形機器人在所述伸展、直立站立姿勢下的俯檢視,其中顯示:(i) 上部頭部感測器元件 FoVH1)、下部頭部感測器元件 (FoVH2) 和前部軀幹感測器元件 (FoVH3) 的水平視場,以及 (ii) 後部軀幹感測器元件的水平視場 (FoVH4);[0048] 圖23 是圖22的人形機器人的俯檢視及其相關聯的視場 FoVH1-FoVH4,其中機器人處於頭部向左轉動姿態,即機器人的頭部圍繞頭部“否(no)”(搖頭)致動器軸向左移動;[0049] 圖24 是圖22的人形機器人的俯檢視及其相關聯的視場 FoVH1-FoVH4,其中機器人處於頭部向右轉動姿態,即機器人的頭部圍繞頭部“否(no)”致動器軸向右移動;[0050] 圖25A 是圖17的機器人和感測器視場 (FoVs) 的側檢視,其中所述機器人站立在連續的支撐表面 (SS) 上;[0051] 圖25B 是圖25A的機器人和感測器視場 (FoVs) 的側檢視,其中所述機器人正在接近一個可能以樓梯或懸崖形式存在的垂直落差;[0052] 圖25C 是圖25B的機器人和感測器視場 (FoVs) 的側檢視,其中所述機器人正在接近一個與樓梯相鄰的垂直落差;[0053] 圖25D 是圖25B的機器人和感測器視場 (FoVs) 的側檢視,其中所述機器人正在接近一個與懸崖相鄰的垂直落差;[0054] 圖26 是人形機器人第二實施例的透檢視,處於伸展、直立的站立姿勢,該人形機器人包括前部頭部感測器元件、後部頭部感測器元件、前部軀幹感測器元件和後部軀幹感測器元件;[0055] 圖27 是圖26中機器人的頭部和頸部元件的主檢視;[0056] 圖28 是圖26中機器人的頭部和頸部元件的側檢視;[0057] 圖29 是圖26中機器人的頭部和頸部元件的俯檢視,並顯示了前部頭部感測器元件中包含的三個攝影機的獨立感測器視場,以及後部頭部感測器元件的 FoV2;[0058] 圖30 是圖26的人形機器人的側檢視,其中顯示:(i) 前部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV1) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態,(ii) 後部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV2) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態,(iii) 前部軀幹感測器元件的垂直視場 (FoVV3),以及 (iv) 後部軀幹感測器元件的垂直視場 (FoVV4);[0059] 圖31 是圖26的人形機器人的俯檢視,其中顯示:(i) 前部頭部感測器元件的水平視場 (FoVH1) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態,(c) 頭部向右轉動姿態,(ii) 後部頭部感測器元件的水平視場 (FoVH2) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態,(c) 頭部向右轉動姿態,(iii) 前部軀幹感測器元件的水平視場 (FoVH3),以及 (iv) 後部軀幹感測器元件的水平視場 (FoVH4);[0060] 圖32 是人形機器人第三實施例的透檢視,處於伸展、直立的站立姿勢,該人形機器人包括前部頭部感測器元件和後部軀幹感測器元件;[0061] 圖33 是圖32中機器人的頭部和頸部元件的主檢視;[0062] 圖34 是圖32中機器人的頭部和頸部元件的側檢視,顯示了在直立姿態下頭部感測器元件的垂直視場 (FoVVF);[0063] 圖35 是圖32中機器人的頭部和頸部元件的俯檢視,並顯示了前部頭部感測器元件中包含的三個攝影機的獨立感測器視場;[0064] 圖36 是圖32的人形機器人的側檢視,其中顯示:(i) 頭部感測器元件的垂直視場 (FoVVF) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態,(ii) 後部軀幹感測器元件的垂直視場 (FoVVR);[0065] 圖 37 是圖 32 所示人形機器人的俯檢視,其顯示了:(i) 頭部前向感測器元件的水平視場 (FoVHF),分別處於:(a) 直立姿態,(b) 頭部左轉姿態,(c) 頭部右轉姿態;(ii) 軀幹後向感測器元件的水平視場 (FoVHR);[0066] 圖38 是人形機器人第四實施例的透檢視,處於伸展、直立的站立姿勢,該人形機器人包括上部頭部感測器元件和下部頭部感測器元件;[0067] 圖39 是圖38中機器人的頭部和頸部元件的主檢視;[0068] 圖40 是圖39中頭部和頸部元件的側檢視,並顯示了上部和下部頭部感測器元件視場的垂直範圍;[0069] 圖41 是圖39中頭部和頸部元件的俯檢視,並顯示了上部和下部感測器元件的水平視場;[0070] 圖42 是圖38的人形機器人在所述伸展、直立站立姿勢下的側檢視,其中顯示:(i) 上部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV1),(ii) 下部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV2);[0071] 圖43 是圖38的人形機器人在所述伸展、直立站立姿勢下的俯檢視,其中顯示:(i) 上部頭部感測器元件的水平視場 (FoVH1),(ii) 下部頭部感測器元件的水平視場 (FoVH2);[0072] 圖44 是人形機器人第五實施例的透檢視,處於直立站立姿勢,其中所述人形機器人包括前部頭部感測器元件、左側頭部感測器元件和右側頭部感測器元件;[0073] 圖45 是圖44中頭部和頸部元件的主檢視;[0074] 圖46 是圖45中頭部和頸部元件的側檢視,並顯示了前部和頭部感測器元件的垂直視場 FoVVF;[0075] 圖47 是圖45中頭部和頸部元件的俯檢視,並顯示了頭部感測器元件的水平視場 FoVHF、FoVHL、FoVHR;[0076] 圖48 是圖44的人形機器人的側檢視,其中顯示:(i) 前部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVV1) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態;[0077] 圖49是圖44所示人形機器人的俯檢視,其中顯示了:(i) 頭部前向感測器元件的水平視場 (FoVHF),分別處於:(a) 直立姿態、(b) 頭部左轉姿態、(c) 頭部右轉姿態;(ii) 頭部左側感測器元件的水平視場 (FoVHL),分別處於:(a) 直立姿態、(b) 頭部左轉姿態、(c) 頭部右轉姿態;以及 (iii) 頭部右側感測器元件的水平視場 (FoVHR),分別處於:(a) 直立姿態、(b) 頭部左轉姿態、(c) 頭部右轉姿態;[0078] 圖50 是人形機器人第六實施例的透檢視,處於直立站立姿勢,其中所述人形機器人包括前部頭部感測器元件、後部頭部感測器元件、左側頭部感測器元件和右側頭部感測器元件;[0079] 圖51 是圖50中機器人的頭部和頸部元件的主檢視;[0080] 圖52 是圖51中機器人的頭部和頸部元件的側檢視,並顯示了前部和後部頭部感測器元件以及左側感測器元件中包含的三個攝影機的視場;[0081] 圖53 是圖51中頭部和頸部元件的俯檢視,並顯示了包括兩個前部感測器元件以及左側、右側和後部感測器元件在內的感測器元件的水平視場;[0082] 圖54 是圖50的人形機器人的側檢視,其中顯示:(i) 前部頭部感測器元件視場的垂直範圍 (FoVFL, FoVFR) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態,(ii) 後部頭部感測器元件的垂直視場 (FoVVR) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向下姿態,(c) 頭部向上姿態;[0083] 圖55A 是圖50的人形機器人的俯檢視,其中顯示:(i) 前部頭部感測器元件的水平視場 (FoVHA) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態,(c) 頭部向右轉動姿態,(ii) 左側頭部感測器元件的水平視場 (FoVHB) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態,(c) 頭部向右轉動姿態,和 (iii) 後部頭部感測器元件的水平視場 (FoVHE) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態;和[0084] 圖55B 是圖50的人形機器人的俯檢視,其中顯示:(i) 左側頭部感測器元件的水平視場 (FoVHC) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態,(c) 頭部向右轉動姿態,(ii) 右側頭部感測器元件的水平視場 (FoVHD) 在:(a) 直立姿態,(b) 頭部向左轉動姿態。詳細說明[0085] 在以下的詳細說明中,列出了許多具體細節作為示例,以便提供對相關教導的透徹理解。然而,對於本領域技術人員而言,顯而易見的是,可以在沒有這些具體細節的情況下實施本教導。在其他情況下,為了避免不必要地模糊本公開的各個方面,對眾所周知的方法、程序、元件和/或電路進行了相對高層次的描述,而沒有詳細說明。[0086] 雖然本公開包括多種不同形式的實施例,但在附圖中展示並在本文中詳細描述了若干實施例,並理解本公開應被視為所公開方法和系統原理的例證,並不旨在將所公開概念的廣泛方面限制於所示出的實施例。正如將要意識到的,所公開的方法和系統能夠具有其他和不同的配置,且若干細節能夠在不脫離所公開的方法和系統的範圍的情況下進行修改。例如,以下一個或多個實施例,部分或全部地,可以與所公開的方法和系統相一致地組合。因此,流程圖中的一個或多個步驟或圖中的元件可以被選擇性地省略和/或與所公開的方法和系統相一致地組合。此外,流程圖中的一個或多個步驟或組裝肩部和上臂的方法可以以不同的順序執行。因此,附圖、流程圖和詳細說明應被視為本質上是說明性的,而非限制性或限定性的。[0087] 雖然圖1-25展示了人形機器人中先進感測器元件陣列的第一實施例,圖26-55展示了五個可與圖1所示人形機器人第一實施例互換使用的替代性先進感測器元件陣列。每個替代實施例具有略微不同的結構和配置,但每個實施例都包括相似的感測器,旨在獲取關於人形機器人周圍環境的資料。如下所述,每個實施例的特徵和/或元件可以互換、加入,或從其他實施例的特徵和/或元件中移除。例如,第一實施例下巴中包含的下部攝影機304a, 304b可以像第四、第五和第六實施例中移除下部凹槽那樣被移除。此外,利用頸部元件中的可變形材料并包括頸部元件中的致動器以允許頭部移動,可以被加入到第五實施例的頭部和頸部元件中。應當理解,這些僅僅是示例,任何特徵和/或元件都可以從本文公開的任何其他實施例中互換、加入或移除。A. 介紹[0088] 儘管機器人使用的感測器取得了進步,但傳統的機器人系統在感測器覆蓋範圍和效率方面往往面臨侷限性。例如,在感測器放置方面經常存在挑戰,特別是當機器人結構的一部分(如手臂或腿)可能會遮擋感測器的視場 (FoV) 時。傳統的感測器放置可能需要機器人進行廣泛的機動動作來收集必要的資料,這可能是低效的,並可能限制機器人有效執行任務的能力。此外,傳統機器人可能缺乏在不進行大幅移動或處理無關資料的情況下,既能監控其攜帶物品又能監控其周圍環境的能力。[0089] 本申請中公開的感測器被設計為機器人系統(可能是一個通用的人形機器人)內的元件。感測器可以耦合到機器人的各種元件,包括頭部、軀幹和腳部,以至少檢測關於機器人周圍環境的資訊。與傳統機器人不同,這些感測器具有簡化的佈置,可以檢測重要資訊,而無需持續處理無關資訊。雖然機器人可以包括用於各種目的的額外感測器(例如,元件的位置或相對位置),但本文詳細描述的是包含在頭部、軀幹和腳部用於感知機器人周圍環境的感測器元件。[0090] 嵌入在人形機器人中的感測器元件可以是相同或不同類型的,包括攝影機、慣性測量單元 (IMU)、接近感測器等。在頭部和軀幹中結合多種類型的感測器,在精準性和魯棒性方面提供了顯著的優勢。這些感測器可以提供多樣化的資料流,從而增強機器人全面感知其環境的能力。通過策略性地將感測器放置在不同的位置,機器人可以實現重疊的視場,允許資料的交叉引用並提高可靠性。例如,頭部攝影機可能會捕捉到一個物體的視覺細節,而軀幹攝影機可以檢測到同一個物體,從而提供互補的視角。此外,交叉引用來自不同感測器的資料有助於建立一個更完整、更準確的環境理解,減少錯誤或遺漏細節的風險。這種冗餘性確保了如果一個感測器發生故障,其他感測器仍能有效地發揮作用,從而維持機器人的操作完整性。[0091] 機器人的移動性還通過實現對感測限制的動態補償,提供了優於固定感測系統的優勢。轉頭、彎曲軀幹以及前後傾斜的能力允許機器人即時調整視場 (FoV)。這樣的運動使機器人能夠感知可能在其感測器初始視場之外的額外空間資訊。例如,如果一個物體被部分遮擋在初始視場之外,機器人 1 可以通過傾斜頭部或彎曲軀幹來重新定位自己,將該物體帶入視野。這種視場的動態調整通過在不同感測器之間建立重疊的視場,進一步增強了感測的多樣性。例如,當機器人 1 向前傾斜時,前額感測器的視場可能與軀幹感測器的視場重疊,從而能夠交叉引用資料以提高精準性。這種動態重新定位感測器並使其視場重疊的能力確保了感測的魯棒性,因為冗餘允許系統補償潛在的感測器故障或不精準。例如,如果一個攝影機發生故障,來自其他感測器的重疊資料仍然可以提供關於環境的可靠資訊。此外,這種方法使機器人能夠適應變化的場景,例如通過主動調整其視場來收集必要資料,從而在雜亂的空間中導航或檢查不同高度的物體。[0092] 在第一實施例中,所公開的感測器可以整合在機器人頭部 10 中,其整體形狀大致類似於人類頭部。因此,該頭部不包括大的平坦表面(例如,頭部的相對兩側,或者形狀不是:(a) 立方體,(b) 六棱柱,或 (c) 五棱柱)。相反,機器人頭部 10 幾乎所有的表面都是曲線的或具有曲線特徵。然而,如附圖所示,頭部確實包括一個帶有小的平坦感測器蓋或透鏡的凹槽。平坦的感測器蓋或透鏡嵌入在頭部的頂部部分,旨在減少如果感測器訊號需要穿過曲線蓋、護罩或透鏡時可能引起的感測器訊號失真。此外,雖然整體頭部形狀設計為類人狀,但所公開的頭部缺乏人類的面部結構(面頰、眼窩或其他移動結構)。[0093] 與傳統的機器人頭部不同,本公開的頭部包括兩個彼此獨立的感測器元件。第一或上部感測器元件佈置在機器人1的前額區域,而第二或下部感測器元件佈置在機器人1的下巴區域。第一感測器元件的位置:(i) 使得能夠在頭部內部使用更大的螢幕,且 (ii) 使機器人1能夠看到放置在高處貨架上的料箱內部。相比之下,第二感測器元件則使機器人1在不使用第一感測器元件的情況下,也能夠看到其所搬運的物品(包括朝向料箱內部觀察)。與缺少第二感測器元件的傳統機器人相比,這是有利的,因為傳統機器人必須通過更多地彎曲並轉動頸部才能獲取由第二感測器元件捕獲的資料。此外,任一感測器元件都沒有佈置在人類眼睛通常所在的位置、頭頂部上方,或機器人1頭部的任一側。然而,機器人頭部10通過具有兩個自由度(DoF)的頸部與軀幹耦接,這使機器人1能夠輕鬆地通過向左或向右轉動頭部來掃描任一側。[0094] 感測器可以整合在機器人軀幹元件 16 中,該元件在腰部、肩部和頭部/頸部之間延伸。軀幹被設計為:(i) 為機器人 1 提供大致的人形形狀,(ii) 為手臂元件和頭部/頸部提供結構和操作支撐,以及 (iii) 容納並保護手臂執行器和電子元件(例如,包括電池、計算裝置、配電元件、感測器等)。與傳統的機器人軀幹不同,所公開的軀幹包括兩個獨立的感測器元件。第一感測器元件位於機器人 1 的腰部區域內,而第二感測器元件位於機器人 1 的上背部區域內。第一感測器元件的位置:(i) 使機器人 1 能夠看到機器人前方包括腳部在內的前方地面檢視,(ii) 使機器人 1 能夠感測行進預測路徑中的障礙物、阻礙或不平坦的地面表面,以及 (iii) 允許機器人 1 根據感測到的環境修改動作。第二感測器元件:(i) 提供頭部感測器未捕獲的後方檢視,(ii) 允許機器人 1 在向後方移動之前感測障礙物或阻礙,(iii) 允許機器人 1 查看從後方接近的物體。[0095] 在機器人 1 的軀幹 16 的上背部包含一個感測器元件,解決了頭部感測器缺乏後向感測的侷限性。為了在沒有後向感測器的情況下實現全面的後向感測,機器人 1 必須轉動其身體,特別是繞其脊柱 Z 軸旋轉,因為轉動頭部僅提供側檢視,並不能有效地解決後方視野問題。上背部的第二感測器元件允許機器人 1 檢測其身後的物體或運動,而無需旋轉軀幹,從而擴大了其視場並提高了態勢感知能力。與頭戴式感測器可能因頻繁的頭部運動而導致位置動態變化不同,上背部的固定感測器提供了一個穩定且一致的參考點。這種固定放置簡化了校準並確保可靠的資料收集,減少了與感測器未對準相關的錯誤可能性。此外,這種設計增強了機器人 1 在後向感知更為重要的環境(如家庭或醫療設施)中安全導航和互動的能力。[0096] 這種使用前向和後向感測器並結合頭部運動來實現 360 度水平視場 (FoV) 的設計,通過避免需要專用的側面感測器來獲取機器人任一側的感測資料,從而優於傳統機器人。這減少了感測器和零件的數量,並降低了生產成本,使設計更加經濟。更少的感測器也減少了整體重量和能源消耗,這對於依靠電池供電運行的移動機器人是有益的。此外,兩個軀幹感測器元件都位於軀幹 16 中,在機器人 1 的頭部 10 下方,擴展了機器人 1 的垂直視場 (FoV) 並提供了不同的視角。[0097] 人形機器人 1 中可以整合更多樣化和冗餘的感測器,以進一步增強安全性、提高可靠性並防止共因故障 (CCF)。例如,機器人可以利用飛行時間 (TOF) 攝影機、前視紅外 (FLIR) 攝影機、雷射接近感測器和漫反射接近感測器的組合。這些感測器可以策略性地放置在機器人 1 的腳部 92 上,以檢測懸崖和空隙,確保安全導航並防止跌落。機器人 1 還可以關聯來自不同感測器類型的資料,以提高檢測精度並降低故障風險。[0098] 與第一實施例不同,第二實施例包括一個位於機器人 2001 的頭部部分 2010 內的後部感測器元件。這個額外的感測器允許機器人 2001 以最小的能量消耗獲取有關機器人 2001 後方周圍環境的更多資訊。此外,與第一或第二實施例的後部軀幹感測器相比,將後部頭部感測器的視場定位在所需位置可能更容易。此外,第二實施例省略了位於機器人 2001 頭部部分 2010 下巴區域的第二感測器元件。在機器人 2001 可以依賴上部感測器元件的應用中,省略所述第二感測器元件可能是可取的,因為省略所述第二感測器元件將使機器人 2001 能夠收集更少需要處理和分析的資料。[0099] 與前兩個實施例不同,第三實施例省略了下部前方軀幹感測器元件。在某些應用中,省略該感測器元件可能是可取的,在這些應用中機器人3001 不需要持續觀察可能被物體(例如手提袋、金屬板等)遮擋的地面,而機器人 3001 正在搬運該物體。如果沒有這個額外的感測器元件,機器人 3001 可能嚴重依賴位於其頭部內的上部感測器,這反過來可能會由於機器人 3001 頭部 3010 為了獲得機器人 3001 環境的精準圖像而不斷運動,從而增加機器人 3001 的能源使用。儘管如此,這種由頸部運動引起的能量增加可能在總體上更加節能,因為減少了與收集、處理和分析前兩個實施例中包含的其他感測器元件的資料相關的能源消耗。[0100] 與前三個實施例不同,第四實施例包括一個固定的頭部部分。換句話說,第四實施例缺乏一個包含至少一個、最好是兩個自由度的頸部。固定機器人 4001 的頭部部分 4010 簡化了校準,但要求機器人 4001 移動其軀幹 4016 來改變視場,而這本可以通過簡單地移動機器人 4001 的頭部 4010 來捕獲。此外,與前三個實施例不同,第四實施例缺乏後部感測器元件。這在某些工業環境中可能是有益的,因為機器人工作的環境是結構化的,並且可能沒有任何物體、物品或東西位於機器人 4001 的後面。[0101] 與前四個實施例不同,第五實施例包括位於機器人 5001 的頭部 5010 內的感測器元件。這些額外的感測器元件將幫助機器人 5001 檢測可能從側面接近機器人 5001 的物體和/或人。這種設計對於旨在工作於相比其他機器人實施例配置的工作環境而言結構化程度較低的環境中的機器人可能是有益的。然而,如上所述,從這些額外的感測器元件捕獲的額外資料可能會不必要地增加機器人 5001 的整體能源使用。然而,為了潛在地抵消額外資料的收集,該實施例放棄在其軀幹內包含感測器元件。[0102] 最後,第六實施例包括一種新的感測器元件組合,這些感測器元件被設計為協同工作,用於採集圍繞機器人6001周向360°範圍內的資料。雖然這種360度感測器陣列在獲取非結構化環境中的資料時可能極其有利,但它缺少佈置在軀幹內部的感測器元件。在某些環境中,當機器人6001處於低頭姿態且需要瞭解其身後有什麼時,缺少軀幹感測器元件可能是不利的。[0103] 如上所述,每種配置都可能具有顯著的優點或缺點,這使得所述實施例更適合特定的操作環境。除了上述實施例之外,本申請還設想組合、修改、改變和/或變更每一個實施例,以建構一個最佳化的通用人形機器人,使其非常適合在其預期的環境中使用。此外,應當理解,可以建立一個包含上述所有感測器元件的實施例,並且它可以根據其配置(例如,基於使用者的購買選擇、月度訂閱選擇、和/或設計師基於操作環境的配置)選擇性地使用所述感測器元件。換句話說,機器人可能具有根據使用者和/或設計師的選擇對某些感測器元件進行軟體鎖定或解鎖的能力。在進一步的實施例中,機器人1可以包括所述感測器元件的任何組合。B. 機器人架構[0104] 圖1是根據第一實施例展示處於伸展、直立站立姿勢的人形機器人1的透檢視的圖表。如圖1所示,人形機器人1可以包括以下系統、元件、部件和/或零件:(i) 上部區域2,包括頭/頸10、軀幹16、左臂和右臂5、以及左手和右手56;(ii) 中部區域3,包括脊柱60、骨盆64、左和右上腿元件,每個上腿包括髖部70、大腿上部76、大腿下部80;以及 (iii) 下部區域4,包括左和右下腿元件,每個下腿包括脛部84和距骨88,以及腳92。每個手臂5包括肩部26、肱骨上部30、肱骨下部36、前臂上部40、前臂下部46和手腕50。每條腿6包括髖部70、大腿上部76、大腿下部80、脛部84和距骨88。這些部件為機器人1提供了人形形狀,并包含各種協同工作的致動器,以使所述機器人1能夠執行傳統機器人無法實現的類人運動。機器人1可以具有類似於人類的運動範圍,以便在以人類為中心的環境中操作。關於所述機器人1及其元件的運動範圍的更多資訊在PCT/US2025/16930和PCT/US2025/019793中公開,這兩份檔案全文以引用的方式併入本文。[0105] 軀幹16在脊柱60、肩部26和頭/頸10之間延伸。軀幹16包括一個軀幹外殼162,該外殼大致包圍著電子元件200和手臂致動器(J1) 190。正如將要更詳細描述的那樣,軀幹外殼162包括前骨架164、後骨架166、後介面面板176和外殼元件172。軀幹16被設計用於 (i) 為機器人1提供大體上的人形形狀,(ii) 為手臂元件5和頭/頸10提供結構和操作支撐,以及 (iii) 容納和保護手臂致動器(J1) 190和電子元件200。軀幹16的前骨架164配置有結構支撐和負載路徑,以傳遞來自與容納在軀幹16中的手臂致動器(J1) 190相連的手臂5的扭矩。頭和頸10包括感測器元件和其他電子器件,這些器件與容納在軀幹16中的電子元件200通訊耦合。此外,其他感測器,包括致動器編碼器、扭矩感測器、壓力感測器等,也與電子元件200通訊耦合。[0106] 脊柱60包括腰部604和軀幹扭轉致動器(J10) 620。腰部604配置用於容納軀幹扭轉致動器(J10) 620,並將機器人1的軀幹16和上部連接到骨盆64和腿部6。腰部604包括:(i) 腰部主體604.2,(ii) 穿孔通風板604.4,以及 (iii) 電池支撐支架604.6。腰部604經過成形和輪廓設計,以將機器人1的形態從軀幹16過渡到骨盆64。與傳統機器人不同,軀幹扭轉致動器(J10) 620並非位於機器人1軀幹16的正下方中心。相反,軀幹扭轉致動器(J10) 620向所述軀幹16的最前端偏移。這有助於定位並將軀幹的質心集中在腿部6之上,這有助於增加機器人1的穩定性和平衡,從而模仿人類的運動。容納在骨盆64和髖部70中的額外致動器與軀幹扭轉致動器(J10) 620配合,為軀幹16提供俯仰、橫滾和偏航運動。應當理解,在其他實施例中,這些系統、元件、部件和/或零件中的一些可以被省略、組合,或被替代的系統、元件、部件和/或零件所取代。C. 通用感測器元件[0107] 如圖2-5、9-16所示,機器人1包括一個高級感測器元件陣列995。所述高級感測器元件陣列995可以包括任何已知的感測器技術、實際感測器、感測部件、感測器的部件,或感測器或其技術的某個方面。具體而言,可能包含在感測器陣列中的所述感測技術元件995,包括:(i) 掃描相機,(ii) 單色相機,(iii) 彩色相機,(iv) CMOS相機,(v) CCD感測器或包含CCD感測器的相機,(vi) 具有捲簾快門或全域快門的相機或感測器,(vii) 其他類型的2D數字相機,(viii) 其他類型的3D數字相機,(ix) 能夠進行立體視覺、結構光、雷射三角測量的相機或感測器,(x) 聲納相機或超聲波相機,(xi) 紅外感測器和/或紅外相機,(xii) 雷達感測器,(xiii) 雷射雷達(LiDAR),(xiv) 其他結構光感測器、相機或技術,(xv) 點投影相機或感測器,或 (xvi) 上述任何組合或任何其他已知相機或感測器。[0108] 高級感測器元件陣列995可以包括或排除:(i) 光學和成像元件(例如,透鏡、濾光片、紅外濾光片、光圈、快門(機械、電子、捲簾、全域、葉片式、焦平面)、彩色濾光陣列(例如,拜耳濾鏡)、分束器、光學窗口、偏振器、微透鏡陣列、保護蓋、光學對準機構、中性密度濾光片、漫射器、準直透鏡、菲涅爾透鏡、非球面透鏡、棱鏡元件、光管、抗反射塗層、光隔離器、光學編碼器、場透鏡、柱面透鏡),(ii) 圖像感測器和像素級元件(例如,圖像感測器、CCD感測器、CMOS感測器、像素陣列、光電二極體、背照式感測器(BSI)、全域快門感測器、捲簾快門感測器、單色感測器、彩色感測器、雪崩光電二極體(APD)、單光子雪崩二極體(SPAD)、光電門、量子點感測器、有機光電導膜(OPF)感測器、堆疊式感測器、曲面感測器、飛行時間(TOF)感測器、深度感測器、HDR感測器),(iii) 訊號調節和轉換(例如,訊號放大器、模數轉換器(ADC)、數模轉換器(DAC)、時序發生器、低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、採樣保持電路、相關雙採樣(CDS)電路、可程式設計增益放大器(PGA)、電壓調節器、降噪電路、鉗位電路、黑電平校正單元、訊號復用器(mux)、解復用器(DEMUX)、鎖相環(PLL)),和/或 (iv) 處理和邏輯單元(例如,圖像處理器、FPGA(現場可程式設計門陣列)、dsp(數字訊號處理器)、深度引擎、內部時鐘、數字介面控製器、儲存模組、校準EEPROM、嵌入式微控製器、神經處理單元(NPU)、視覺處理單元(VPU)、即時作業系統(RTOS)、片上系統(SOC)、算術邏輯單元(ALU)、資料緩衝器、控制邏輯、時序控製器(TCON)、匯流排介面單元、高速緩衝儲存器、機器學習加速器)。[0109] 此外,高級感測器元件陣列995可以包括或排除:(i) 照明和投影系統(例如,雷射發射器、紅外發射器、點投影儀、結構光投影儀、飛行時間發射器、光源(LED、雷射或VCSEL),其可以發射可見光或不可見光譜(包括940奈米)的光,可能符合IEC 62471:2006標準,可能具有大於紅外探測器(例如,相機)視場角(FoV)的照明場。此外,所述照明和投影系統可以使用1類或2類雷射,並可以投射任何圖案或數量的點,包括超過4500個或少於10,000個。此外,高級感測器元件陣列995可以包括或排除:(i) 照明控製器、閃光燈、環形燈、準直光源、頻閃燈、近紅外照明器、多波長投影儀、掃描雷射模組、擴束器、光束整形器、振鏡掃描器、投影透鏡元件、全息光投影儀、可調光源、強度調製器),(ii) 對焦、變焦和穩定機制(例如,對焦機制、變焦機制、自動對焦模組、手動對焦環、電動變焦致動器、光學校準模組、透鏡位置編碼器、焦距感測器、可變焦透鏡、圖像穩定模組、電子圖像穩定(EIS)、光學圖像穩定(OIS)、混合穩定系統、萬向節或穩定器、減震系統),(vii) 運動和方向感測(例如,IMU(慣性測量單元)、立體基線、基線對準機構、陀螺儀、加速度計、磁力計、傾斜感測器、指南針模組、運動跟蹤感測器、光流感測器、6自由度(6-DoF)感測器、9自由度(9-DoF)感測器、測斜儀、姿態估計單元、視覺里程計模組),(iii) 聲學和超聲波元件(例如,超聲波換能器、麥克風陣列、振動隔離架、壓電麥克風、駐極體電容麥克風、MEMS麥克風、超聲波接收器、超聲波發射器、聲透鏡、聲反射器、吸聲器、超聲波聚焦透鏡、聲耦合凝膠、飛行時間超聲波模組、聲訊號處理器、諧振腔、聲阻抗匹配器),(iv) 雷達和射頻(RF)元件(例如,GPS、雷達收發器、天線陣列、雷達訊號處理器、調頻連續波(FMCW)模組、脈衝雷達模組、單脈衝雷達單元、雷達前端模組、低噪聲放大器(LNA)、功率放大器(pa)、移相器、混頻器、本地振盪器、雙工器、波導、RF開關、RF濾波器、RF衰減器、定向耦合器、雷達校準模組),(v) 電源和熱管理(例如,電源供應模組、散熱器、冷卻風扇或熱電冷卻器),和/或 (vi) 環境和支援系統:環境感測器(例如,溫度、濕度、壓力、空氣質量、氣壓、環境光、紫外線(UV)、振動、聲級),安裝支架,外殼或機箱,防風雨外殼,減震器,乾燥劑包,隔熱層,通風格柵,EMI遮蔽,墊圈密封,防霧塗層,排水通道,環境控制單元。[0110] 此外,感測器陣列995中包含的感測器可以採用百萬像素等級在0.5 MP到200 MP之間(例如,0.5, 0.8, 0.9, 1.3, 2.0, 2.1, 2.3, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 8.3, 10.0, 12.0, 13.0, 16.0, 18.0, 20.0, 24.0, 26.0, 30.0, 33.0, 36.0, 40.0, 42.0, 48.0, 50.0, 64.0, 100.0, 200.0)的幀,深度感測和/或相機的解析度在640x480和11648x8736之間(例如,640x480, 800x600, 1024x768, 1280x720, 1280x1024, 1366x768, 1600x900, 1920x1080, 2048x1080, 2560x1440, 2560x1600, 2880x1800, 3200x1800, 3840x2160, 4096x2160, 5120x2880, 6016x3384, 6144x3160, 6720x4480, 7680x4320, 8192x4320, 10240x4320, 11648x87360),可以以5.6 FPS到480 FPS(例如,12, 15, 23.976, 24, 25, 29.97, 30, 48, 50, 59.94, 60, 90, 120, 240, 480)錄製視訊,優選在10到120 FPS之間,最優選在20到90 FPS之間,和/或像素尺寸範圍可以從0.4 um到50 um。[0111] 此外,如在下文中非常詳細討論的那樣,包含在感測器陣列995內的感測器302, 304, 208.2, 208.4, 932.2可能具有:(i) 在5度到160度之間,優選在30到80度之間,最優選在40到60度之間的垂直視場角FoV,以及 (ii) 在30度到180度之間,優選在50到120度之間,最優選在60到110度之間的水平視場角FoV。除了這些視場角之外,應當理解,本申請也設想了包含在上限和下限之間的任何數字。[0112] 應當理解,任何軀幹感測器元件998都可以被使用并包含在機器人1的頭10內,且任何頭部感測器元件997都可以被使用或包含在機器人1的軀幹16內。換句話說,包含在機器人1任何部分內的任何感測器都可以包括任何已知或公開的感測器技術、實際感測器、感測部件、感測器的部件,或感測器或其技術的某個方面。此外,應當理解,額外的感測器可以被加入到感測器陣列995中,其中所述額外的感測器可以位於軀幹16的側面、軀幹16的上前方範圍(位於手臂致動器J1範圍的下方)、手臂元件內(例如,手腕或手掌),或任何其他位置。D. 軀幹感測器元件a. 軀幹殼體[0113] 如圖12-15所示,軀幹殼體162包括前骨架164、後骨架166、後介面面板176和外殼元件172。因此,軀幹殼體162可具有包含後介面面板176和/或後骨架166的殼體164.2。前骨架164包括軀幹殼體或殼體164.2以及護頸(gorget)164.4。殼體164.2被設計用於承載軀幹16的大部分結構載荷。護頸164.4位於殼體164.2上並附接至其上,並將載荷從頸部和頭部10傳遞出去。在替代實施例中,殼體164.2和護頸164.4可以一體地形成為單個部件。或者,所述殼體164.2可由通過機械或化學手段彼此耦合的多個部件形成。i. 前感測器面板[0114] 此外,如前圖13-14所示,前骨架164,具體而言是殼體164.2,包括形成在骨架/殼體164、164.2下部範圍內的前感測器面板凹槽164.2.3。所述感測器面板凹槽164.2.3從骨架/殼體164、164.2的最下邊緣164.2a向上延伸,並被設計用於容納前感測器面板172.5。前感測器面板172.5包括外表面172.5a:(i) 具有被設計用於保護前感測器元件208.2的凹陷部分172.5.2,以及 (ii) 圍繞所述凹陷部分172.5.2並被設計為與軀幹16的外部範圍基本齊平的曲線部分172.5.4。應當理解,感測器面板172.5與骨架/殼體164、164.2是分離且獨特的,並被設計為耦合至其上。在其他實施例中,所述前感測器面板172.5可以與骨架/殼體164、164.2的一部分一體成型,從下邊緣向上移動到軀幹16的中部,移動到機器人1的側面,定位在軀幹16內包含的任何其他位置,或被省略。[0115] 前部感測器面板172.5的凹陷部172.5.2由輪廓區域172.6.2的組合形成,該輪廓區域172.6.2由外側和向內傾斜的壁172.6.2.6、172.6.2.6、172.6.2.8構成,這些壁通過傾斜端壁172.6.2.2、172.6.2.4彼此連接。上述輪廓區域172.6.2的組合圍繞著前部感測器開口164.2.10.10佈置,其設計方式有助於確保它們不會干擾前部感測器元件208.2的視場。前部感測器元件208.2緊靠凹陷部172.5.2的內側區域佈置,並具有與前部感測器開口164.2.10.10的中心對齊的感測器中心。前部感測器面板172.5與前部感測器元件208.2之間的這種位置關係,使得前部感測器元件208.2被佈置在機器人1的內部範圍之內,更具體地說是在軀幹16內部,且更具體地位於殼體164.2內。此外,這種佈置還使前部感測器元件208.2相對於腰部外表面600a的相鄰部分呈凹入狀態。前部感測器元件208.2通過多個安裝件保持並固定在該位置。應當理解,在其他實施例中,前部感測器元件208.2也可以採用任意已知方式固定在軀幹16或腰部內,例如卡扣連接、過盈配合、一體成型等方式。ii. 後感測器面板[0116] 後骨架、後支架或後蓋166耦合到前骨架164,并包括用於剛度和剪下傳遞的結構特徵。後骨架166也被配置為重量較輕的蓋子,以保持後外殼170。在說明性實施例中,後骨架166包括至少一個孔徑或開放區域166.4.4.2,帶有背部支撐(back braces)166.4.4.4跨越該開放區域,以管理和傳遞來自殼體164.2的扭轉載荷,從一側圍繞到殼體164.2的另一側。因此,後介面面板、後面板或後部176被設計為配合在形成於後骨架166中的孔徑176.4之一內。在其他實施例中,後骨架166可以省略孔徑,後介面面板或後部176可以與後骨架、後支架或後蓋166一體成型或耦合至其上。[0117] 後部介面面板、後面板或後部區域176被設計為與殼體164.2相連接,並且:(i) 為容納在軀幹16內的電子元件200提供一個外部介面;以及 (ii) 通過設定剛性支撐、將載荷傳遞到殼體164.2,從而加強結構特性。為便於後部介面面板、後面板或後部區域176與殼體164.2之間的連接,後面板176包括安裝延伸部176.2.2,該延伸部自後部內表面伸出,並與殼體164.2上的後面板安裝座164.2.6.8.8.6相配合。後部感測器面板176包括一個感測器區域176.4,其:(i) 具有用於保護後部感測器元件208.4的凹陷部176.6,以及 (ii) 具有環繞該凹陷部176.6的彎曲部分,並被設計為與軀幹16的外表面基本齊平。應當理解,後部區域176獨立於骨架/殼體164、164.2,是與其可拆卸連接的。 在其它實施例中,所述後部感測器面板176可以與骨架/殼體166、164.2的某一部分或電池組202一體成型,也可以下移至軀幹中部、上移至軀幹的上邊緣、佈置在軀幹內部的任何其它位置,或者整體省略。[0118] 如圖12中最清楚所示,後感測器面板176的凹陷部分176.6由輪廓區域176.6.2的組合形成,該區域由頂部和底部成角度的壁176.6.2.2、176.6.2.4組成,這些壁通過成角度的端壁176.6.2.6、176.6.2.8彼此連接。所述輪廓區域176.6.2的組合圍繞著後感測器孔徑176.4.2,並且其設計方式有助於確保它們不會干擾感測器208.4的視野。後感測器元件208.4抵接凹陷部分176.6的內部範圍,并包括一個與後感測器孔徑176.4.2的中心對齊的感測器中心。後感測器面板176與後感測器元件208.4的這種位置關係使得所述後感測器元件208.4能夠定位在機器人1的一個範圍內,具體而言是在軀幹16內,更具體而言是在殼體164.2內。此外,所述定位使得後感測器元件208.4相較於軀幹16外表面的相鄰範圍是凹陷的。後感測器元件208.4通過多個安裝件176.2.4保持並固定在該位置。應當理解,在其他實施例中,後感測器元件208.4可以使用任何已知的方法固定在軀幹16內,包括一個或多個緊韌體——即螺紋、凸起、卡扣連接器、卡口安裝(bayonet mount)、銷孔連接(pin-and-hole connection)、壓配合/過盈配合(press-fit/interference fit)、夾具或卡夾機構、磁鐵、鉤環扣(魔術貼)、鉚釘、滾珠定位(ball detent)、鉸鏈關節、滑軌、凸輪鎖、肘節夾鉗(toggle clamps)、快拆銷、彈簧載入連接器、楔形鎖、定位銷、棘輪機構、T型槽連接器、旋鎖、插銷、鎖定片、一體成型、粘合劑等。[0119] 後部介面面板176還可以包括一個或多個電源按鍵孔176.4.4、充電連接埠訪問區域176.10,以及用於訪問容納在軀幹16內的電子元件200的其他連接埠或介面。在示例性實施例中,第一和第二電源按鍵孔176.4.4.2、176.4.4.4可以容納與電源分配元件204和/或電子元件200的電池組202相連的電源按鍵;在替代實施例中,電源按鍵孔176.4.4也可以被省略。後部介面面板176還可以包括一個帶有充電連接埠開口176.10.4的連接埠訪問區域176.10,該區域還可以包括用於其它功能的開口176.10.6、176.10.8,例如與計算裝置206通訊連接的資料連接埠(如乙太網路連接埠206.6.2和/或USB連接埠206.6.4)。在示例性實施例中,連接埠訪問區域176.10包括一個凹陷表面176.10.4,該凹陷表面可由訪問門176.10.2覆蓋,訪問門176.10.2可以打開,以便將可拆卸的充電連接埠介面卡插入電池組202的充電連接埠202.2中。iii. 外殼元件[0120] 外殼元件172被配置為圍繞前骨架和後骨架164、166,並被設計為保護所述骨架164、166免受外部物體以及軀幹16與手臂元件5之間的意外接觸。外殼元件172包括:(i) 前外殼168,(ii) 後外殼170,(iii) 護罩或側面範圍172.2,以及 (iv) 能量衰減元件172.4。應當理解,外殼元件172可以被省略或由包括塑料或紡織品在內的任何已知材料製成。此外,外殼元件172可以被省略,且軀幹殼體162可以僅包括骨架和/或殼體部件。最後,關於軀幹16、其結構和/或元件的附加披露可能在全權併入此處以供參考的美國臨時申請63/766,911和美國專利申請19/066,122中討論。b. 軀幹感測器元件[0121] 如圖12-14所示及如上所述,軀幹16還包括前感測器元件208.2和後感測器元件208.4。前感測器元件208.2可以定位在腰部和軀幹16之間,同時它被配置為通過前感測器面板172.5中的前感測器開口164.2.10.10獲取資料,該開口至少部分被下軀幹或前感測器蓋172.8覆蓋。後感測器元件208.4可以定位在手臂致動器(J1)附近,同時它被配置為通過後感測器面板176中的後感測器孔徑176.4.2獲取資料,該孔徑至少部分被上軀幹或後感測器蓋176.8覆蓋。[0122] 參見圖16,軀幹感測器元件208.2、208.4可以包括立體深度感測器208.3.2,該立體深度感測器208.3.2可以包括以下元件、方面、部件、功能和/或特徵:(i) 一個RGB相機208.3.2.2,其具有中部感測器透鏡208.3.2.2a、中部鏡頭殼體208.3.2.2b、中部遮光罩208.3.2.2c、中部相機機身208.3.2.2d、中部密封件208.3.2.2e以及中部遮罩部208.3.2.2f;(ii) 結構光投影器或紅外投影器(例如VCSEL投影器)208.3.2.4;(iii) 左側紅外探測器(例如左相機)208.3.2.6,其具有左側感測器透鏡208.3.2.6a、左側鏡頭殼體、左側遮光罩、左側相機機身、左側密封件以及左側遮罩部;(iv) 右側紅外探測器(例如右相機)208.3.2.8,其具有右側感測器透鏡208.3.2.8a、右側鏡頭殼體、右側遮光罩、右側相機機身、右側密封件以及右側遮罩部;(v) 處理器208.3.2.10;(vi) 三角測量器208.3.2.12;(vii) 散熱器208.3.2.14;(viii) 慣性測量單元(IMU)208.3.2.16;以及 (ix) 防護罩172.8、176.8。此外或可替代地,感測器元件208.2、208.4還可以具有美國專利9,494,415、9,835,773、9,992,474、10,007,994、10,154,246、10,310,362、10,586,394、10,656,511、10,924,638、11,736,677、11,321,876以及美國專利公開US2012/0218,464、US2016/0112,954、US2011/0188,028、US2020/0200,951和US2020/0322,594,或L. Keselman、J. Iselin Woodfill、A. Grunnet Jepsen等人在論文“Intel RealSense stereoscopic depth cameras”(刊於IEEE電腦視覺與模式識別會議研討會論文集,2017年,第1–10頁)以及其他Intel RealSense雷射雷達相機技術中所討論的任何其它特性、技術或功能,上述內容均以引用方式併入本文。[0123] 在一個說明性實施例中,感測器208.3.2可以採用基於主動紅外立體視覺技術的立體深度感測,以精確測量場景中物體的距離。在操作期間,結構光投影儀或IR投影儀208.3.2.4被配置為向環境中發射結構化的紅外圖案。具體而言,IR投影儀208.3.2.4可以是垂直腔面發射雷射器(VCSEL)投影儀、LED基投影儀、邊緣發射雷射器和/或超輻射發光二極體。這種投射圖案:(i) 可以是偽隨機點陣、陣列、網格或其他結構化圖案變體(例如,線編碼圖案、隨機散斑圖案),並且 (ii) 可以作為一組密集的通過身份驗證特徵,以促進更精確的深度計算,特別是在環境光不足或表面紋理缺乏可區分特徵的場景中。[0124] 感測器元件208.2、208.4包括兩個紅外探測器(IR探測器),具體而言是左IR探測器(例如,左攝影機)208.3.2.6和右IR探測器(例如,右攝影機)208.3.2.8。在其他實施例中,所述紅外探測器可以是基於InGaAs的感測器、基於微測輻射熱計的感測器、QWIP感測器、sCMOS感測器、基於MCT的感測器(碲鎘汞)、熱釋電感測器或其他IR成像模組。這兩個探測器208.3.2.6, 208.3.2.8 被一個已知的基線距離 WI 分隔開。因為檢測器 208.3.2.6, 208.3.2.8 中的每一個都從稍微不同的有利位置捕捉 IR 投影儀 208.3.2.4 的投影圖案,產生的圖像會表現出視差或差異——即左圖和右圖中對應圖案特徵位置的微小偏移。通過比較這兩張稍微偏移的圖像,感測器 208.3.2 通過立體三角測量演算法(例如,使用半全域匹配 (SGM)、塊匹配、基於動態規劃的方法或相位相關等方法)計算場景中每個像素或補丁的深度。當環境被主動投影的紅外圖案照明,而不是僅依賴自然存在的紋理或特徵時,這種三角測量過程變得更加穩健。因此,即使在低能見度條件下或在具有極小或均勻表面紋理的物體上,感測器 208.3.2 仍然可以可靠地檢測和匹配由結構光引入的高頻特徵。[0125] 因此,這種主動 IR 立體方法極大地增強了在各種條件下的深度估計。在強環境光環境中,它用額外的一層結構化紅外細節補充了任何自然表面特徵。在極低光照環境中或在具有均勻表面的物體上,它提供了原本場景中會缺失的有用特徵。通過利用結構化 IR 圖案,感測器 208.3.2 從而能夠實現高精度的視差計算,最小化匹配歧義,並提供具有高空間解析度的穩健深度圖。此外,因為 IR 投影儀 208.3.2.4 在可見光譜之外工作,它不會干擾正常的視覺感知或傳統彩色成像。這確保了深度感測對人類操作員保持不顯眼,並且不會影響其他成像系統的性能。[0126] 左感測器鏡頭 208.3.2.6a、右感測器鏡頭 208.3.2.8a 和中間感測器鏡頭 208.3.2.2a 被配置為將光聚焦到包含在相機主體 208.3.2.2d 內的成像器上。為了實現這一點,鏡頭可以具有任何已知的配置,包括具有基本平坦後壁的凸面配置,或在 US7,725,016、US9,869,847、US10,921,558、US11,347,030 和 US18/071,259 中描述的任何配置或特徵,這些專利中的每一項均通過引用全文併入本文。[0127] 此外,鏡頭遮光罩 208.3.2.2c 和帶有其相關遮罩部分的遮罩 208.3.2.2f 被配置為吸收位於鏡頭附近的一定程度的光。因此,鏡頭遮光罩 208.3.2.2c 和帶有其相關遮罩部分的遮罩可以由任何吸光材料製成,包括在 US11,686,884 中描述的材料和設計,該專利通過引用全文併入本文。[0128] IMU(慣性測量單元)208.3.2.16 在獲取資料時提供感測器 208.4 的空間位置。例如,如果腿部 6 保持靜止,機器人 1 的整體位置可能是靜止的;然而,軀幹 16 仍可能以兩個自由度定位,這將改變軀幹感測器元件 208.2, 208.4 的空間位置。IMU 208.3.2.16 可以與處理器 208.3.2.10 和/或計算裝置 206 進行資料通訊。這種位置資訊與圖像和深度資料相結合,為機器人 1 提供了穩健的態勢資訊。處理器 208.3.2.10 與位於人形機器人 1 軀幹 16 內的計算裝置 206 進行資料通訊。這些元件被緊湊地佈置以最佳化空間效率,其中散熱器 208.3.2.14 熱耦合到處理器 208.3.2.10,並被配置用於被動和主動散熱。散熱器 208.3.2.14 由環境冷卻和/或軀幹的內部通風系統冷卻,該系統可能包括強制風冷風扇、熱管或相變材料,以保持最佳工作溫度並確保內部電子裝置的長期可靠性。[0129] 在替代實施例中,感測器元件 208.2, 208.4 可以利用飛行時間 (ToF) 感測器或基於 LiDAR(雷射雷達)的系統進行深度估計,具體取決於特定應用的要求,如範圍、解析度、功耗或環境適應性。此外,RGB 相機 208.3.2.2 可以被多光譜或高光譜感測器替代或增強,以增強材料分類、物體識別或其他能力。所述元件可以安裝在萬向平台或雲台元件上,以實現視場的動態重新定向。此外,處理器 208.3.2.10 和/或其他內部計算資源(例如,計算裝置 206)可以包含硬體加速(例如,GPU 或 FPGA)以支援圖像和深度資料的即時處理,用於導航、物體跟蹤、手勢識別和場景重建等應用。i. 前軀幹感測器元件[0130] 為了保護包含在前感測器元件 208.2 中的至少大部分感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8,所述前感測器元件 208.2 包括一個下軀幹感測器蓋 172.8,該蓋位於前感測器面板172.5 和所述感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8之間。因此,前感測器元件 208.2 的鏡頭 208.3.2.2a, 208.3.2.6a, 208.3.2.8a,具體地說是感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6 的鏡頭,位於感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d 和下軀幹感測器蓋 172.8 之間。為了確保感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d 與環境密封,下軀幹感測器蓋 172.8 延伸越過大部分(如果不是全部)前感測器開口 164.2.10.10。在其他實施例中,下軀幹感測器蓋 172.8 可以被省略,並且鏡頭 208.3.2.2, 208.3.2.6, 208.3.2.8 和潛在的感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8 可能會暴露在機器人 1 周圍的環境中。在另一實施例中,下軀幹感測器蓋 172.8 可以不延伸穿過前感測器開口 164.2.10.10 的整體。相反,所述下軀幹感測器蓋 172.8 可以覆蓋前感測器開口 164.2.10.10 的大部分,同時包括形成於其中的開口以接納鏡頭 208.2.2.2, 208.2.2.6, 208.2.2.8。[0131] 下軀幹感測器蓋 172.8 可以由任何已知材料製成,並可以包括任何能夠通過所述下軀幹感測器蓋 172.8 進行資料收集的已知塗層。所述材料和塗層(例如,抗反射塗層、硬質塗層、抗靜電塗層、防霧塗層)包括但不限於鈉鈣玻璃、鋼化玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、大猩猩玻璃、DragonTrail 玻璃、Schott 玻璃、熔融石英、石英玻璃、藍寶石玻璃、丙烯酸 (PMMA)、聚碳酸酯 (PC)、塑料薄膜、聚氨酯 (PU)、聚酯 (PET/PETG)、環烯烴共聚物 (COC/COP)、聚碸 (psu/pes)、聚醚酰亞胺 (PEI/ULTEM)、矽樹脂、氟聚合物 (ETFE/PFA/FEP)、氧化鋁、氧化鋯、氮化矽、氮化鋁、鋁環、不鏽鋼、鈦、抗反射 (AR) 塗層、硬質塗層、抗劃傷塗層、類金剛石碳 (DLC) 塗層、抗靜電 (ESD) 塗層、防霧塗層、疏水塗層、疏油塗層、防眩光塗層、紫外線阻隔塗層、IR 塗層/濾光片、帶通濾光片、中性密度 (ND) 濾光片、彩色塗層/濾光片、偏振塗層/薄膜、二向色塗層/濾光片、鏡面塗層、耐化學塗層、聚對二甲苯塗層、抗菌塗層、抗細菌塗層、導電塗層 (ITO)、EMI/RFI 遮蔽塗層,這些在美國專利申請號 16/896,016, 16/698,775, 16/417,311, 16/126,983, 15/359,317, 15/515,966 中描述,每一項均通過引用併入本文,以及任何其他類似材料或塗層,和/或其任何組合。此外,所述下軀幹感測器蓋 172.8 可以包括任何數量(例如,在 1 到 30 層之間)的上述材料、塗層和/或類似材料或塗層。所述下軀幹感測器蓋 172.8 可以是平面的、大致平面的和/或曲線的(例如,凸面或凹面),並且鏡頭 208.3.2.2, 208.3.2.6, 208.3.2.8 可以位於鄰近所述蓋 172.8 的位置,其中鏡頭 208.3.2.2, 208.3.2.6, 208.3.2.8 的外表面的一部分與下軀幹感測器蓋 172.8 的一部分平行。[0132] 前感測器元件 208.2 可以具有模組化設計,以便於整合和維護,這與機器人 1 的整體設計理念相一致,即強調耐用性、適應性和易於服務。總體而言,至少大部分前感測器元件 208.2,包括感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8 及其相關鏡頭 208.3.2.2a, 208.3.2.6a, 208.3.2.8a,位於感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d(例如,相機主體)和下軀幹感測器蓋 172.8 之間。因此,大部分前感測器元件 208.2 完全包含在軀幹外殼 162 內,這有助於防止錯位並有助於與其他內部機器人結構保持穩定的位置關係。ii. 後軀幹感測器元件[0133] 後感測器元件 208.4 可以位於後支撐 164.2.2.4 處和/或連接到後介面面板 176 並被其覆蓋(圖 22)。類似於前感測器元件 208.2,後感測器元件 208.4 容納在軀幹內並定位成使其與穿過後介面面板 176 的後感測器孔徑 176.4.2 對齊。為了保護包含在後感測器元件 208.4 中的至少大部分感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8,所述後感測器元件 208.4 包括一個上軀幹感測器蓋 176.8,該蓋位於後感測器面板 176 和所述感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8 之間。因此,感測器元件 208.4 的鏡頭 208.3.2.2a, 208.3.2.6a, 208.3.2.8a,具體地說是感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6 的鏡頭,位於感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d 和上軀幹感測器蓋 176.8 之間。為了確保感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d 與環境密封,上軀幹感測器蓋 176.8 延伸越過大部分(如果不是全部)後感測器孔徑 176.4.2。在其他實施例中,上軀幹感測器蓋 176.8 可以被省略,並且鏡頭 208.2.2.2, 208.2.2.6, 208.2.2.8 以及潛在的感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8 可能會暴露在環境中,即環繞機器人 1。在進一步的實施例中,上軀幹感測器蓋 176.8 可能不延伸穿過後感測器孔徑 176.4.2 的整體。相反,所述上軀幹感測器蓋 176.8 可以覆蓋後感測器孔徑 176.4.2 的大部分,同時包括形成於其中的開口以接納鏡頭 208.2.2.2, 208.2.2.6, 208.2.2.8。[0134] 下軀幹感測器蓋 172.8 可以由任何已知材料製成,並可以包括任何能夠通過所述下軀幹感測器蓋 172.8 進行資料收集的已知塗層。這些材料和塗層中的一些在上面已經討論過,並且同樣可以用於連接後感測器元件 208.4,因此,這裡將不再重複。後感測器元件 208.4 可以具有模組化設計,以便於整合和維護,這與機器人 1 的整體設計理念相一致,即強調耐用性、適應性和易於服務。總體而言,至少大部分後感測器元件 208.4,包括感測器 208.3.2.2, 208.3.2.4, 208.3.2.6, 208.3.2.8 及其相關鏡頭 208.3.2.2a, 208.3.2.6a, 208.3.2.8a,位於感測器主體 208.3.2.2d, 208.3.2.6d, 208.3.2.8d(例如,相機主體)和下軀幹感測器蓋 172.8 之間。因此,大部分後感測器元件 208.4 完全包含在軀幹外殼 162 內,這有助於防止錯位並有助於與其他內部機器人結構保持穩定的位置關係。E. 頭部感測器元件a. 頭部和頸部外殼[0135] 如圖 1 和 6-11 所示,頭部和頸部元件 10 包括:(i) 頭部部分 202a,和 (ii) 耦合到頭部部分 202a 和軀幹 16 的頸部部分 202b。在其他零件、元件和區域中,頭部部分 202a 包括:(i) 外殼 234,包括:(a) 具有面罩 236.2 的前殼元件 236,(v) 後殼元件 238,(ii) 顯示器 330,(iii) 頭部感測器元件 997,(iv) 電子支架 240,和 (v) 其他電子裝置,可能包括揚聲器 240.1、麥克風 240.2、天線 240.3、照明元件 240.4 等。同時,頸部部分 202b 包括:(i) 上支架 242.1,(ii) 耦合在上支架 242.1 和下支架 242.4 之間的蓋子 242.2,(iii) 至少一個致動器,優選兩個致動器,J8.1-J8.2 242.3,(iv) 下支架 242.4。i. 頭部部分[0136] 圖 6-8 分別是人形機器人 1 的頭部和頸部元件 10 的前檢視、側檢視和俯檢視。如這些圖所示,頭部部分 202a 包括:(i) 具有下部範圍 236a 和上部範圍 236b 的第一或前殼元件 236,和 (ii) 具有下部範圍 238a 和上部範圍 238b 的第二或後殼元件 238,其中所述後殼元件 238 耦合到前殼元件 236。第一或前殼元件 236 和第二或後殼元件 238 的組合協同工作以限定頭部容積,其中電子元件 222 位於所述頭部部分 202a 內的所述頭部容積內。換句話說,第一或前殼元件 236 和第二或後殼元件 238 的組合至少部分地,並且優選地完全地包圍所述電子元件 222。具體地,所述電子元件 222 可以位於前護板 288 和後殼元件 238 之間。[0137] 前護板 288 包括:(i) 具有曲線表面的主體 288.2,(ii) 從所述曲線表面延伸的後突起或邊緣 288.4,(iii) 感測器突起集合 288.6,其圍繞形成在前護板 288 中的感測器凹槽 290 的一部分,以及 (iv) 多個發光外殼突起 288.8a-288.8d,其從邊緣 288.4 向內延伸。前護板 288 還包括:(i) 上凹陷範圍 288.10,其形成在感測器突起集合 288.6 的一部分和邊緣 288.4 之間;(ii) 下凹陷範圍 288.12,其形成在感測器突起集合 288.6 的一部分、邊緣 288.4 和發光外殼突起 288.8a-288.8d 之間,並且其中感測器區域 290 位於上凹陷範圍 288.10 和下凹陷範圍 288.12 之間。[0138] 下凹陷範圍 288.12 可以包括定位以容納顯示器 330 的顯示器開口 288.12.2。顯示器 330 可以是矩形、正方形、圓形或任何其他已知形狀。下凹陷範圍 288.12 可以包括佈置在顯示器開口 288.12.2 周圍的輪廓,以在不阻擋視線的情況下容納顯示器 330 的彎曲形狀。下凹陷範圍 288.12 還可以具有錐形延伸和/或包括位於顯示器開口 288.12.2 和邊緣 288.4 之間的額外輪廓。在其他實施例中,前護板 288 可以被省略,且面罩 236.2 可以不是不透明的。此外,多個發光外殼突起 288.8a-288.8d 可以被省略,且照明元件 240.4 可以安裝在面罩 236.2 和後殼元件 238 之間。此外,照明元件 240.4 可以被省略和/或可以加入或省略其他電子裝置。[0139] 前護板 288、前殼元件 236 和頭部 202a 的感測器區域 290 包括前感測器凹槽 290.2。前感測器凹槽 290.2 為頭部部分 202a 提供了一個帶有蓋子 292 的嵌入區域,該蓋子具有非曲線範圍。使用所述蓋子 292 有利地最小化了如果頭部感測器元件 997 位於後面並被要求通過具有曲線設計的面罩或蓋子獲取資料時可能引起的潛在失真。因此,頭部感測器元件 997 可以免去使用複雜的演算法來移除或嘗試移除由所述曲線面罩或蓋子引起的失真。然而,如在其他實施例中所解釋的,所述前感測器凹槽 290.2 可以被省略,並且頭部感測器元件 997 可以利用所述演算法來移除或嘗試移除由所述曲線面罩或蓋子引起的失真。[0140] 所述前感測器凹槽 290.2 包括:(i) 一個擱板 290.2.2,(ii) 一個懸垂部 290.2.4,(iii) 一個感測器蓋 292,和 (iv) 在擱板 290.2.2 和懸垂部 290.2.4 之間延伸的側壁 290.2.6, 290.2.8,如圖 6 所示。前感測器凹槽 290.2:(i) 位於下範圍 236a 之上和上範圍 236b 之下,(ii) 形成一個空腔 290.1,為其上部前置感測器(例如,上部相機)302 提供無阻礙的視野,(iii) 位於顯示器 330 之上,並且 (iv) 位於發光外殼突起 288.8a-288.8d 之上。擱板 290.2.2 從感測器蓋 292 向前並向下延伸到前殼元件 236 形成預定角度,其中確定所述角度是為了避免干擾感測器的操作範圍。擱板 290.2.2 的這種設計使其能夠提供上述空腔 290.1 的下界。應當理解,在其他實施例中,擱板 290.2.2 可能不是成角度的,而是可以是垂直的,或基本上垂直於感測器蓋 292 的一部分。[0141] 懸挑部290.2.4由前殼元件236在其上部區域236b向前突出並超出感測器蓋292所形成,兼具功能性與防護作用,並構成上述腔體290.1的上邊界。該懸挑部290.2.4可充當防護罩,用於抵禦直射陽光、降水或碎屑等環境因素,從而提高感測器(例如相機)的耐久性和可靠性。此外,將擱板290.2.2與懸挑部290.2.4連接起來的曲面過渡區域,可實現平滑過渡,減少可能破壞結構完整性或影響美觀外觀的尖銳邊緣或不連續處。進一步地,擱板290.2.2相對於平面感測器蓋292向前且向下延伸,並與懸挑部290.2.4一起,相對於後殼向外延伸,以增大擱板290.2.2與懸挑部290.2.4之間的間距。包圍凹槽290.2的側壁290.2.6和290.2.8為上述腔體290.1提供橫向邊界,同時提供結構剛度並對側向衝擊提供額外防護。凹槽290.2被設計為確保嵌入式感測器(例如相機)在凹槽290.2內以及相對於感測器蓋292保持最佳對準。[0142] 所述前護板 288 和面罩 236.2 之間的嵌入性質和位置關係有助於確保機械應力(例如由衝擊或振動引起的應力)分佈在整個外殼元件上,最大限度地減少局部變形或故障。此外,擱板 290.2.2 被配置為通過互補的幾何形狀(如凹槽或缺口)與面罩 236.2 互鎖,確保精確對齊和牢固配合。這種互鎖機制增強了兩個元件之間的結構結合,防止操作過程中的移位。懸垂部 290.2.4 通過提供一個保護蓋進一步加強了這種關係,該保護蓋遮蔽了凹槽和面罩 236.2 之間的連接處,減輕了環境暴露和機械磨損。[0143] 前感測器凹槽 290.2 包括一個上頭部感測器開口或開口 291,其位於前感測器凹槽 290.2 的中心。所述中心開口 291 不延伸穿過面罩 236,而是延伸穿過前護板 288。如圖 6 最佳所示,所述開口 291 的寬度 Wo 小於頭部 202a 的寬度 Wh,並且優選小於顯示器開口 288.12.2 和/或顯示器 330 的寬度 Wd。然而,開口 291 的寬度 Wo 小於感測器蓋 292 的寬度。這使得感測器蓋 292 能夠延伸穿過形成在第一殼元件 236 或前護板 288 中的開口 291 的至少大部分。同樣,上頭部感測器開口或開口 291 的高度大於鏡頭 302.2a-302.2b。雖然在本實施例中上頭部感測器開口或開口 291 未在面罩 236.2 中形成,但應當理解,本申請設想直接在面罩 236.2 中形成所述上頭部感測器開口或開口 291。因此,面罩 236 將包括一個開口,該開口將允許包含一個平坦或平面的蓋子定位在其中、其後或其前,這將在面罩 236.2 中形成一個平坦或平面的區域。[0144] 前部感測器凹槽290.2及其相關元件通常採用高強度、輕量化材料製成,以同時滿足機械耐久性和環境韌性的雙重要求。這些材料可以包括或不包括聚合物、金屬,以及本文披露的任何其他材料或材料組合。對於需要增強電磁遮蔽的應用,前部感測器凹槽290.2、前部防護罩288和/或頭部202a的其他元件可以鍍覆導電材料,或整合類似法拉第籠的特徵以最大限度地減少干擾。製造工藝可以包括精密注塑成型、數控加工(CNC)、沖壓、鑄造或任何其他已知的製造方法。表面處理可以採用陽極氧化、粉末塗層或耐候塗層等方式,以提高其使用壽命以及對磨損和環境暴露的抵抗能力。[0145] 感測器蓋 292 位於懸垂部 290.2.4 和擱板 290.2.2 之間,鄰近上頭部感測器開口或開口 291,並且與位於感測器蓋 292 後的相機 302 的鏡頭 302.4 的一部分大致平行。因此,感測器蓋 292 用作感測器(例如,相機)的光學窗口,並且被設計為最小化失真或干擾。感測器蓋 292 可以是平面的(如圖所示)、凸面的、凹面的,包括多層材料或塗層,和/或具有上面結合下軀幹感測器蓋 172.8 討論的任何配置。此外和/或或者,感測器蓋 292 可以具有形成於其中的開口,用於接納感測器的一部分(例如,相機鏡頭)。在進一步的實施例中,前感測器凹槽 290.2 可以被省略,且面罩 236.2 可以包括形成於其中的開口,用於接納感測器的一部分(例如,相機鏡頭)。最後,感測器蓋 292 可以與面罩 236.2 一體成型,其中所述面罩 236.2 包括一個基本上平面或平坦的部分。換句話說,面罩 236.2 可以具有環繞平坦或平面部分的曲線部分,或者面罩 236.2 可以具有基本上平坦或平面的配置,其中具有平坦或平面部分的特定感測器部分不是必需的。此外,感測器蓋 292 沿第一平面延伸,該第一平面基本上平行於位於感測器蓋 292 後的相機鏡頭的第二平面。[0146] 為了避免在面罩 236.2 中形成平坦或平面部分,面罩 236.2 包括一個主體 236.2.2,兩個從主體 236.2.2 向上延伸的翼狀突起 236.2.4, 236.2.6,以及位於兩個翼狀突起 236.2.4, 236.2.6 之間的中央凹口 236.2.8。因此,面罩 236.2 被設計為至少部分環繞(例如,在三側)和/或符合前感測器凹槽 290.2。環繞或符合前感測器凹槽 290.2 主要是通過允許翼狀突起 236.2.4, 236.2.6 位於前感測器凹槽 290.2 的側面並具有鄰近前感測器凹槽 290.2 的曲線邊界的部分來實現的。在其他實施例中,面罩 236.2 不覆蓋前感測器凹槽 290.2 或位於其外部。此外,從側面看,面罩 236.2 可能具有向後傾斜的大致線性的邊緣 236.10,其向前角度(例如,從水平向後延伸)在 90 度和 140 度之間,當機器人 1 處於正常垂直位置(頭部的矢狀面和冠狀面分別平行於機器人 1 的矢狀面和冠狀面)時,優選為水平方向的 110 度。面罩 236.2 的曲率可能有所不同,並在不同位置具有不同的曲率(即半徑和弧度),其中一些在通過引用全文併入本文的美國臨時申請 63/707,949 和 63/707,897 中披露。面罩 236.2 可以包括光凹槽 236.2.12 以符合光發射器外殼 288.8a-288.8d 的形狀。面罩 236.2 可以由上面披露的任何材料製成,包括任何數量的層、塗層,和/或可以是透明的、不透明的,或包括透明區域和不透明區域。ii. 頸部部分[0147] 如上所述,頸部部分 202b 包括:(i) 上支架 242.1,(ii) 耦合在上支架 242.1 和下支架 242.4 之間的蓋子 242.2,(iii) 至少一個致動器,優選兩個致動器,J8.1-J8.2 242.3,(iv) 下支架 242.4。致動器 242.3 可以允許頭部:(i) 圍繞第一頸軸或頭部“否”軸扭轉或旋轉,和 (ii) 圍繞第二頸軸或頭部“是”軸傾斜或改變俯仰角。與傳統機器人不同,致動器 242.3 隱藏在可變形頸盾 242.2 下方。致動器的運動導致可變形頸盾 242.2 變形並適應此類運動。可變形頸盾 242.2 設計為延伸至頭部部分 202a 的下巴線並進入頭部部分 202a 的後部範圍,而不延伸進入頭部 202a 的側面區域。這種配置確保了頸盾 242.2 充分連接到頭部 202a,但最大限度地減少了可變形頸盾 242.2 覆蓋的頭部表面積。最大限度地減少頭部 202a 側面區域中可變形頸盾 242.2 的覆蓋範圍允許在這些區域中使用更耐用的材料而不使用重疊材料。這就比傳統機器人頭部更有利,因為它減少了材料和/或增加了對包含在頭部內的電子裝置的側向保護。[0148] 頸部護罩 242.2 的前部範圍,連同上部安裝座 242.1,包括形成於其中的感測器孔徑 242.2.2,以最小化如果頭部感測器元件 997 設定在頸部護罩 242.2 之後並需要透過頸部護罩 242.2 獲取資料時可能引起的潛在失真。像上文描述的上部頭部感測器蓋 292 一樣,利用下部頭部感測器蓋 293 來保護頭部感測器元件 997。因此,上述描述的配置、材料、層和塗層可以與所述下部感測器蓋 292 結合使用。此外,所述下部感測器蓋 293 定位在頸部部分 202b 內,並設計為至少覆蓋大部分,優選覆蓋全部形成於所述頸部護罩 242.2 以及上部安裝座 242.1 內的感測器孔徑 242.2.2。最後,在其他實施例中,下部感測器蓋 293 可以省略,且所述下部感測器蓋 292 可以與頭部部分 202a 和/或面罩 236.2 一體成型。[0149] 可變形頸部護罩 242.2 可以由多種柔性且耐用的材料構成,以適應人形機器人 1 的頭部 202a 的動態運動(例如,頭部的扭轉和俯仰),同時保持時尚和功能性的外觀(例如,不擠壓或起皺)。用於可變形頸部護罩 242.2 的合適材料可包括可拉伸織物,如氨綸(spandex)、氯丁橡膠(neoprene)或聚酯混合物,這些材料提供彈性和回彈性。或者,可以使用可變形塑料,如熱塑性彈性體(TPE)、矽膠或聚氨酯,以提供靈活性和耐用性。[0150] 頸部護罩 242.2 可以具有多層結構,其中內層為內部元件提供舒適和保護,而外層增強美觀吸引力並防止環境因素(如灰塵、濕氣和紫外線輻射)的影響。在一些實施例中,可變形頸部護罩 242.2 可以結合加強部分或嵌入式支撐結構,以確保在高應力區域(如底部或連接點)的耐用性。這些加強可以通過整合柔性網狀織物、碳纖維插入件或類凱夫拉(Kevlar-like)材料來實現,以防止長期使用後的磨損和撕裂。此外,可變形頸部護罩 242.2 可以包括記憶織物或形狀保持聚合物,幫助其在變形後恢復原始狀態,確保持續的性能和外觀。[0151] 為了進一步提高其功能性,頸部護罩242.2可以被設計成分段式或風箱式結構,使其在各個方向上都能實現更平滑、更可控的運動,而不會產生可能影響機器人1外觀或性能的摺痕或褶皺。該設計還可以在適當位置設定通風孔或透氣區域,以防止頸部區域內部熱量積聚,尤其是在機器人1長時間執行階段。頸部護罩242.2的變型還可以具有可定製的表面處理,例如啞光、光面或帶紋理的塗層,以適配機器人1預期的使用場景或美學需求。在某些情況下,頸部護罩242.2可以通過疏水或抗靜電塗層處理,以提高其對環境污染物的抵抗能力。此外,頸部護罩242.2還可以整合感測器,例如應變計或壓力感測器,用於監測頭部運動過程中產生的應力和應變,並向機器人1的控制系統提供反饋,以實現更精確的電機調節。在某些實現方式中,頸部護罩242.2還可以設計為模組化或可互換結構,便於更換或定製。該模組化設計還能促進快速維修與維護,從而將機器人1的停機時間降至最低。b. 頭部感測器[0152] 圖 11 是頭部感測器元件 997 的側檢視,它可以包括各種感測裝置和系統,以增強人形機器人 1 在各種環境中的感知能力和適應性。像軀幹感測器元件 998 一樣,頭部感測器元件 997 可以包括:(i) 一個或多個相機 302a, 302b, 304a, 304b,(ii) 用於檢測環境或物體溫度以進行安全和操作調整的溫度感測器,(iii) 用於測量接觸或表面壓力的壓力感測器,(iv) 用於在互動過程中檢測施加力的力感測器,(v) 用於接近度和金屬物體檢測的電感感測器,(vi) 用於感知觸摸或接近的電容感測器,(vii) 這些感測器的任意組合,或 (viii) 其他已知感測器,包括用於額外環境監測的超聲波、聲學或氣體感測器。所述頭部感測器元件 997 定位在頭部體積內,其中所述頭部體積限定在第一外殼 236 和第二外殼 238 之間。[0153] 如圖 10A 和 10B 所示,頭部感測器元件 997 可以包括:(i) 一組第一或上部相機 302a、302b,其具有上部相機鏡頭 302.2a、302.2b,以及上部相機機身 302.4a、302.4b;以及 (ii) 一組下部相機 304a、304b,其具有下部相機鏡頭 304.2a、304.2b,以及下部相機機身 304.4a、304.4b。由此,所述相機 302a、302b、304a、304b 佈置在所述頭部容積內,并包括:(i) 第一相機 302a,具有第一相機機身 302.4a 和第一相機鏡頭 302.2a,第一相機鏡頭 302.2a 設定在罩蓋 292 與第一相機機身 302.4a 之間;(ii) 第二相機 302b,在水平方向上相對於第一相機 302a 有偏移,并包括第二相機機身 302.4b 和第二相機鏡頭 302.2b,第二相機鏡頭 302.2b 設定在罩蓋 292 與第二相機機身 302.4b 之間;(iii) 第三相機 304a,佈置在第一和第二相機 302a、302b 的下方(並非在豎直方向上完全對齊),其中第三相機 304a 包括第三相機機身 304.4a 和第三相機鏡頭 304.2a,第三相機鏡頭 304.2a 設定在罩蓋 293 與第三相機機身 304.4a 之間;以及 (iv) 第四相機 302a 在水平方向上相對於第三相機 304a 有偏移,并包括第四相機機身 304.4a 和第四相機鏡頭 304.2a,第四相機鏡頭 304.2a。[0154] 應當理解,相機的編號可以從上述描述的配置中更改。例如,左上相機 302a 可以是第一相機,左下相機 304a 可以是第二相機,右上相機 302b 可以是第三相機,右下相機 304b 可以是第四相機。此外,底部兩個相機 304a, 304b 可以是第一和第二相機,而頂部兩個相機 302a, 302b 可以是第三和第四相機。同樣,左上相機 302a 可以是第一相機,右下相機 304b 可以是第二相機,右上相機 302b 可以是第三相機,而左下相機 304a 可以是第四相機。此外,軀幹相機可以是任何編號,包括第三、第四等。基於本公開內容,應當理解說明書中包含的或圖中顯示的任何相機都可以關聯任何編號。[0155] 如圖 10A, 10B, 11 所示,第一、第二、第三和第四相機 302a, 302b, 304a, 304b 具有固定位置,因此它們被耦合到內部安裝框架 240 的相應安裝位置上。相機 302a, 302b, 304a, 304b 可以包括以下元件、方面、部件、功能和/或特徵:0.4 MP 到 200 MP 之間的百萬像素解析度,可以 5.6 FPS 到 286 FPS 錄製視訊,可以具有 CMOS 感測器,像素尺寸範圍可以從 2.4 um 到 6.9 um,可以利用星光捲簾快門(starves rolling shutter)技術,可以在 55 攝氏度的環境空氣溫度下運行,並且可以具有本文討論的或美國專利 11,402,726、11,599,009、11,333,954 或 11,600,010 中討論的任何其他屬性、技術或特徵,所有這些專利均通過引用併入本文。應當理解,相機通常配置為視訊相機,但也可以具有替代配置,例如圖像相機。[0156] 此外,兩個上部相機或第一和第二相機 302a, 302b 可以定位在顯示器 330 上方並指向前方,而兩個下部相機 304a, 304b 可以定位在顯示器 330 下方並以向下和向前的角度(定位)。如圖 4-5 所示,上部相機 302 和下部相機 304 可以定位成不同角度以提供集體視場 (FoV)。例如,上部感測器元件 302 可以策略性地安裝在前額,直接指向前方,垂直於機器人 1 的冠狀面 PF。雖然下部感測器元件 304 可以相對於冠狀面 PF 以 55 至 83 度之間的角度,例如大約 72 度,向下和向前傾斜,以最大化兩個感測器的集體視場。這種策略性放置可以在機器人 1 的前方產生顯著的垂直視場,有效地減少盲點並提供對機器人 1 基座周圍環境的更完整理解——這對於避障和與附近物體互動至關重要。[0157] 在其他實施例中,頭部感測器元件 997 可以包括額外或不同的相機或相機組 302。例如,相機 302 可以包括後向相機以監測機器人 1 後方的區域,這可以在向後移動期間或當機器人 1 在具有多個移動物體的動態環境中操作時提高安全性。在某些方面,安裝在頭部兩側的側裝相機可以提供完整的 360 度視野,確保機器人 1 能夠檢測到橫向移動和周邊活動。在某些實施方式中,相機 302 可以安裝在可調節或可伸縮的手臂上,或者可以是可拆卸的,以便能夠根據具體的操作要求重新配置或重新定位它們。這些可調節支架可以包括電動機構以動態調整每台相機的角度和位置,允許針對不同任務和環境進行即時適應。例如,在檢查任務期間,相機可以重新定向以聚焦特定的感興趣區域,而在導航期間,它們可以返回默認位置以最大化機器人 1 的視野。[0158] 此外,頭部感測器元件 997 可以結合先進的成像技術,如多幀降噪演算法,以提高低光條件下的圖像清晰度。先進的自動對焦系統,包括相位檢測和對比度檢測自動對焦,可以被整合以提供快速和精確的對焦調整。為了增強環境適應性,頭部感測器元件 997 可以配備偏振濾光片以減少眩光並提高在反光或水覆蓋環境中的可見度。為了可靠性和冗餘性,頭部感測器元件 997 可以具有模組化相機 302,這些相機可以被熱插拔,允許無縫更換而不會中斷機器人 1 的操作。這些單元還可以包括自清潔機制,如疏水塗層、用於去除灰塵的超聲波振動系統,或用於保持鏡頭清晰度的小型雨刮器。此外,可以整合自動化診斷系統以監控每台相機 302 的健康和性能,向機器人 1 警報潛在問題並實現主動維護。為了增強在惡劣環境中的彈性,相機 302 可以安置在具有減震支架的堅固外殼中,保護它們免受物理衝擊和振動。[0159] 雖然頭部感測器元件 997 被圖示為相機,但應當理解,可以利用其他類型的感測器並以類似方式安裝到內部框架上,以實現各種檢測、感測或訊號接收任務的最佳方向對準。例如,頭部感測器元件 997 可以結合飛行時間 (ToF) 感測器、與紅外相機配對的結構光投影儀、具有可變基線的立體相機以增強深度感知並生成精確的三維空間圖,和/或本文描述的任何其他感測器、部件、技術、方面或元件。此外,可以整合雷達和超聲波感測器以提供冗餘的距離測量,這在低能見度條件或動態環境中特別有價值。在某些實施例中,可以採用 LiDAR 感測器進行精確的遠距離距離測量,而熱成像相機可以檢測熱特徵並監測溫度變化。多光譜或高光譜成像系統可以通過基於材料獨特的光譜特徵識別材料來進一步改善物體識別,從而增強機器人 1 導航和解讀複雜環境的能力。F. 足部感測器元件[0160] 如圖 2-3 所示,感測器元件陣列 995 至少包括佈置在頭部元件中的一個頭部感測器元件 997、佈置在軀幹元件中的至少一個軀幹感測器元件 998,以及佈置在每個腿部元件中的至少一個腳部感測器元件 932.2。腳部感測器元件 932.2 可以整合一種或多種飛行時間(TOF)相機、雷射接近感測器和漫射型接近感測器,或本文公開的任何其他技術或感測器。這些感測器可以基於不同的工作原理運行,並提供多樣的資料流,這些資料流可以進行關聯,從而建構出全面且可靠的環境地圖,從而有望降低與共因故障相關的風險。相較於在變化光照條件下可能表現不佳且需要複雜處理演算法的傳統基於相機的感測器,腳部感測器元件 932.2 的多樣化感測器組合即使在具有挑戰性的環境中也能提供穩健且可靠的資料。這種內在的多樣性提供了容錯能力,確保當某一類感測器受損——例如相機被眩光致盲時——來自其它感測器的資料仍然能夠提供關鍵的環境資訊,防止感知失效。多模態資料流可以用來有效探測腳底正下方的特徵,使得接觸或接近檢測器能夠通過記錄預期或非預期的壓力,或地面距離的變化,識別諸如上/下樓梯、懸崖或空洞等危險。[0161] 人形機器人 1 的足部元件 92 可以包括接納通過鞋底 920 連接感測器元件 932.2 的孔。這些孔可以允許感測器 932.2 具有無遮擋的視場,例如大約 45 度。感測器元件 932.2 可以安裝在足部基座結構 922 的中心或足部元件 92 的腳趾盒部分 924 內的足部基座結構 922 的前部。感測器部分 932.2 可以被從足部基座結構 922 前部延伸到距骨框架 880 邊緣的外殼 932.1 包圍,在保持足部 92 結構完整性的同時創造無縫和整合的外觀。該外殼 932.1 為內部元件(包括感測器元件 932.2)提供了額外的保護層,確保它們在各種操作條件下的耐用性和壽命。G. 運動和視場[0162] 所公開的感測器元件被策略性地定位在人形機器人 1 的頭部 10 和軀幹 16 內,使得感測器 996 提供重疊和互補的視場 (FoVs),減少了對持續的頭部 10 和軀幹 16 運動的需求,增強了機器人 1 感知環境並對其做出反應的能力。圖 2 是圖 1 機器人中包含的感測器 996 的透檢視,展示時沒有外殼和機器人 1 的其他元件,以說明當機器人 1 直立站立時感測器的內部放置。如圖 2 所示,頭部 10 可以包括感測器元件 997。感測器元件 997 可以包括一個或多個相機、溫度、壓力、力、電感、電容、這些感測器的任何組合或其他已知感測器。在說明性示例中,感測器元件 997 包括一組上部相機 302a, 302b 和一組下部相機 304a, 304b,它們被耦合到內部安裝框架的相應安裝位置上。例如,兩個上部相機 302a, 302b 可以定位在顯示器 330 並指向前方,且兩個下部相機 304a, 304b 可以定位在顯示器 330 下方並呈向下和向前的角度(如圖 9-10 所示)。[0163] 圖 3 是圖 2 中相同感測器 995 的俯檢視,未顯示外殼和機器人 1 的其他元件,以說明感測器 995 的內部放置。上部相機 302a, 302b 顯示在下部相機 304a, 304b 和前部軀幹感測器元件 208.2 的頂部。圖 4 是包含在機器人 1 的上部部分 997 和中心部分 998 中的感測器 996 的側檢視,圖 5 是包含在機器人 1 的上部部分 997 和中心部分 998 中的感測器 996 的前檢視。[0164] 如圖 4-5 所示,上部相機 302a, 302b 是水平對齊的,下部相機 304a, 304b 也是如此。上部相機 302a, 302b、下部相機 304a, 304b 和前部軀幹感測器元件 208.2 均定位在軀幹 16 的前部範圍內,並與軀幹 16 的前部範圍垂直對齊。此外,上部相機 302a, 302b 和下部相機 304a, 304b 沿著與機器人 1 的矢狀面平行的平面對齊。因此,包含在前部軀幹感測器元件 208.2 中的第三相機(例如,208.3.2.8)既定位在軀幹 16 的前部範圍內,又與第一相機 302a 的範圍基本垂直對齊。同樣,包含在前部軀幹感測器元件 208.2 中的第四相機(例如,208.3.2.2)既定位在軀幹 16 的前部範圍內,又與第二相機 304a 和第四相機 304b 的範圍基本垂直對齊。最後,包含在前部軀幹感測器元件 208.2 中的第五相機(例如,208.3.2.6)定位在軀幹 16 的前部範圍內,並與第三相機 302a 的範圍基本垂直對齊。[0165] 兩者展示時均沒有外殼和機器人 1 的其他元件,以說明關於感測器 996 相對放置的細節。上部相機 302a, 302b、下部相機 304a, 304b、前部感測器元件 208.2 和後部感測器元件 208.4 之間的相關安裝距離和角度分別在表 1 和表 2 中說明。例如,上部相機 302a, 302b 和下部相機 304a, 304b 之間的距離在 140mm 和 210mm 之間,優選範圍為 157mm - 192mm。同樣,後部感測器元件 208.4 距離下部相機 304a, 304b 水平安裝距離為 147mm - 220mm,且在前部感測器元件 208.2 上方 292mm - 439mm,與垂直軸的角度為 16 - 24 度。[0166] 如表 2 所示,下部相機 304a, 304b 可以以相對於垂直軸 55 - 83 度的角度安裝,優選在 62 - 76 度之間,這與上部相機 302a, 302b 的安裝角度不同,後者幾乎垂直於垂直軸。定位在不同角度的上部相機 302a, 302b 和下部相機 304a, 304b 有利於以其各自視場 (FoVs) 之間的最小重疊提供組合的更飽滿的視場 (FoV)。表 1表 2[0167] 上部相機 302a, 302b 可以水平對齊並間隔開與下部相機 304a, 304b 之間的基線 B2 不同的基線 B1,下部相機也可以水平對齊,如圖 5 所示。這種使用具有不同基線 B1 和 B2 的立體相機為機器人 1 提供了強大的深度感知能力,增強了其導航、操縱物體和與其環境安全互動的能力。例如,具有較大基線(例如,302a 和 302b 之間的 B1)的相機針對長距離深度檢測進行了最佳化,並可以為較遠的物體提供精確的深度資訊,這對於遠距離的導航和障礙物檢測至關重要。而具有較短基線(例如,304a 和 304b 之間的 B2)的相機設計用於短距離深度感知,這可以為靠近機器人 1 的物體提供精確的深度資訊,例如在操縱任務期間或在不平坦地形導航時。通過 302a, 302b, 304a, 304b 進行的長距離和短距離深度感知的結合使機器人 1 的動作更加精確和安全。此外,兩個獨立的立體系統的存在確保了來自兩個感測器的資料交叉參考是可能的——如果一個被遮擋或發生故障,另一個仍然可以提供基本的深度資訊,增強機器人 1 在各種環境中的可靠性。在其他實施方式中,上部相機之一(302a 或 302b)和下部相機之一(304a 或 304b)可以組合形成一對,以在人形機器人直立站立時提供立體視覺,即使它們是垂直分開定位的。可能需要特殊處理來計算此配置的深度圖。[0168] 機器人 1 的 FoV 不是靜態的,而是可以隨著機器人 1 移動頭部 10 和軀幹 16 而動態變化。這種能力對於導航複雜環境和增強態勢感知是有用的。圖 17-21 是說明當人形機器人 1 移動頭部 10 和軀幹 16 時感測器的變化垂直 FoV 的側檢視。FoV 指的是感測器 996 在任何給定時刻可以捕獲的可觀察環境的範圍,通常使用角度描述。FoV 具有兩個主要份量來定義檢視的邊界:(i) 垂直視場 FoV,測量“上下”角度,從感測器檢視中可見的最低點到最高點,以及 (ii) 水平或橫向視場 FoV,測量“左右”角度,從感測器檢視中可見的最左點到最右點。應當注意,“V”表示視場的垂直份量或範圍,而“H”表示視場的水平或橫向份量或範圍。[0169] 如圖 17 所示,上部相機元件 302a, 302b 的垂直視場 FoVv1 由視線中心線 L10 兩側的線 L11 和 L12 之間的角度或區域定義。在一些實施方式中,頭部 10 中的上部相機 302a, 302b 可以具有約 20 度至約 110 度的前向垂直視場 FoVv1,優選約 60 度至約 90 度(例如,上部相機 302a, 302b 的垂直視場 FoVv1 約為 76 度)。當機器人 1 處於伸展、直立站立位置 Su(圖 17 和圖 7)時,線 L11 和冠狀面 PF 之間形成的上部角度約為 52 度。然而,如圖 18-21 所示,由於通過包含在機器人 1 頸部的致動器 J8.1 和 J8.2 進行的機器人 1 的頭部 10 的單獨運動,該角度可以改變 30 度。換句話說,冠狀面 PF 和線 L11 之間的這個角度可以在頭部向下姿勢 Hd(圖 20)中的 22 度到頭部向上姿勢 Hu(圖 18)中的 82 度之間變化。當機器人 1 移動其軀幹 16 的位置時,這些角度可以進一步增加或減少,這顯示在圖 19 和 21 中。換句話說,當機器人 1 移動其頭部 10 和/或軀幹 16 時,冠狀面 PF 和 FoVv1 的視線中心線 L10 之間的上部角度被設計為改變。[0170] 同樣,下部相機元件 304a, 304b 具有由線 L21 和 L22 之間的角度或區域定義的垂直視場 FoVv2。在一些實施方式中,頭部 10 中的下部相機 304a, 304b 可以具有約 20 度至約 110 度的最大向下垂直視場 FoVv2,優選約 30 度至約 70 度(例如,下部相機 304a, 304b 的垂直 FoVv2 可能是約 55 度)。然而,垂直視場 FoVv2 由於頭部部分 202a 和頸部部分 202b 的設計而受到限制。雖然下部相機元件 304a, 304b 垂直視場 FoVv2 與上部相機元件 302a, 302b 相同,但實際垂直視場 FoVv2 小於垂直視場 FoVv1。同樣如圖 15 所示,下部相機 304a, 304b 的視線中心線 L20 與機器人頭部 10 的冠狀面 PF 有約 38.5-45 度的下角度。然而,如其他實施例所示,下部相機元件 304a, 304b 及其垂直視場 FoVv2 可以被省略,和/或它可能具有大於垂直視場 FoVv1 的垂直視場 FoVv2。[0171] 如圖 17 所示,前軀幹感測器元件 208.2 的豎直視場 FoV_V3 由視線中心線 L30 與線 L31 和 L32 之間的夾角或區域來限定。在某些實施例中,當機器人 1 處於伸展的直立站立姿態(圖 17)時,前軀幹感測器元件 208.2 可以具有約 85° 的面向前方的豎直視場 FoV_V3,而視線中心線 L30 相對於冠狀面 PF 向前偏轉約 45°。如圖 17 最清楚所示,當機器人 1 至少處於中立姿態 Su 時,軀幹 16 還包括一個第三攝影機(例如 208.3.2.2、208.3.2.6、208.3.2.8 中的一個),該第三攝影機設定在前軀幹感測器元件 208.2 內,並且所述前軀幹感測器元件 208.2 的一部分位於軀幹 16 內、手臂 5 的下方,其豎直視場 FoV_V3 的中心線 L30 與人形機器人 1 所站立的基本平坦支撐表面 S 不平行。換言之,豎直視場 FoV_V3 的中心線 L30 相對於支撐表面 S 是傾斜的,其內角可以在 30° 到 50° 之間。同樣,如圖 17 所示,當機器人 1 至少處於中立姿態 Su 時,軀幹 16 還包括一個第四攝影機(例如 208.3.2.2、208.3.2.6、208.3.2.8 中的一個),該第四攝影機設定在後軀幹感測器元件 208.4 內,且所述後軀幹感測器元件 208.4 的一部分位於軀幹 16 內、頸部部分 202b 的下方,其豎直視場 FoV_V4 的中心線 L_R0 與人形機器人 1 所站立的基本平坦支撐表面 S 不平行。換言之,豎直視場 FoV_V4 的中心線 L_R0 相對於支撐表面 S 是傾斜的,其內角可以在 30° 到 50° 之間。[0172] 此外,如圖 17 所示,冠狀面 PF 與線 L₃₂ 之間形成了一個下角度,約為 2 度。然而,如圖 21 所示,僅由於機器人 1 的軀幹 16 的運動,該下角度的範圍可以從前彎姿態 Tʜ(圖 19)中的 0 度到後彎姿態 Tв(圖 21)中的 30 度。然而,線 L₃₂ 與冠狀面 PF 之間的下角度並不隨視線中心線 L₃₀ 移動,而是保持在約 0-2 度,這是因為當機器人 1 的軀幹 16 處於中立位置或直立站姿 Sᴜ 或前彎姿態 Tʜ 時,垂直視場 FoVv₃ 可能會被機器人 1 的腿部 6 遮擋。換句話說,冠狀面 PF 與 FoV₃ 之間的上角度被設計為當機器人 1 移動其軀幹 16 時發生變化。同樣,後軀幹感測器元件 208.4 具有由線 L₄₁ 和 L₄₂ 之間的角度或區域限定的垂直視場 FoVv₄,其具有視線中心線 L₄₀,且角度約為 85 度。[0173] 總之,第一相機 302a 具有 (i) 大於 45 度的第一水平視場 FoVʜ₁,以及 (ii) 大於 15 度的第一垂直視場 FoVv₁。具體而言,所述第一相機 302a 具有在 20 到 110 度之間的垂直視場 FoVv₁,優選在 60 到 90 度之間,最優選在 70 到 80 度之間。此外,所述第一相機 302a 具有在 5 到 100 度之間的水平視場 FoVʜ₁,優選在 30 到 80 度之間,最優選在 50 到 60 度之間。同樣,與第一相機 302a 水平偏移的第二相機 302b 包括 (i) 大於 45 度的第二水平視場 FoVʜ₁,以及 (ii) 大於 15 度的第二垂直視場 FoVv₁。具體而言,所述第二相機 302b 具有在 20 到 110 度之間的垂直視場 FoVv₁,優選在 60 到 90 度之間,最優選在 70 到 80 度之間。此外,所述第一相機 302a 具有在 5 到 100 度之間的水平視場 FoVʜ₁,優選在 30 到 80 度之間,最優選在 50 到 60 度之間。應當理解,第一和第二相機 302a、302b 的視場具有相同的參考編號,以簡化圖示和披露。然而,正如本文所解釋的,應當理解,這些相機中的每一個都具有彼此截然不同、實質上不同或極少不同的視場。[0174] 如圖 17-21 所示,上部相機 302a、302b 的垂直視場 FoVv₁ 與頭部 10 中的下部相機 304a、304b 的垂直視場 FoVv₂ 可能會或可能不會在機器人 1 前方的重疊區域部分重疊。例如,垂直視場 FoV₁ 與垂直視場 FoVv₂ 部分重疊,因為線 L₁₂ 和 L₂₁ 在以下情況下相交:(i) 機器人 1 處於直立站立位置(圖 17);(ii) 在頭部向下姿態 Hd,即機器人 1 的頭部 10 圍繞頭部點頭(yes)致動器軸線 10.2 向下移動時(圖 18);(iii) 在頭部向下 Hd 且軀幹前彎姿態 Tf,即機器人 1 的頭部 10 圍繞頭部點頭致動器軸線 10.2 向下移動,且機器人 1 的上部部分 2 圍繞髖部 70 俯仰軸 70.2 向下移動時(圖 19);以及 (iv) 在頭部向上 Hu 且軀幹後彎姿態 Tr,即機器人 1 的頭部 10 圍繞頭部點頭致動器軸線 10.2 向上移動,且機器人 1 的上部部分 2 圍繞髖部俯仰軸 70.2 向上移動時(圖 21)。另一方面,當機器人 1 處於頭部向上 Hu 姿態,即機器人 1 的頭部 10 圍繞頭部點頭致動器軸線向上移動時(圖 20),垂直視場 FoVv₁ 與垂直視場 FoVv₂ 不重疊,因為線 L₁₂ 和 L₂₁ 在機器人 1 前方不相交。此外,垂直視場 FoVv₂ 與垂直視場 FoVv₃ 顯著重疊,因為線 L₃₁ 始終與限定垂直視場 FoVv₂ 的線 L₂₁ 和 L₂₂ 相交,如圖 17-21 所示。此外,軀幹 16 和腿部 6 可能會經常遮擋下部相機 304a、304b 的垂直視場 FoVv₂ 的一部分。例如,當機器人 1 處於圖 17 所示的中立位置或直立站姿 Su 時,下部相機 304a、304b 具有機器人 1 前方的垂直視場 FoVv₂,受限於線 L₂₂,約為 33 度至 49 度,優選約為 40 度至 45 度(例如,下部相機 304a、304b 的垂直視場 FoVv₂ 可約為 43 度)。[0175] 基於上述公開內容,應當理解,機器人 1 的視場 FoV 會隨機器人 1 的運動以及頭部 10 與軀幹 16 之間相對位置的變化而變化。舉例來說,當機器人 1 將頭部 10 和/或軀幹 16 向後傾時,由於第一豎直視場 FoV_V1 與第二豎直視場 FoV_V2(圖 20)之間的重疊區域減小,機器人 1 前方的整體視場可能會增大;而當頭部 10 和/或軀幹 16 向前傾時,由於機器人 1 的腿部 6 對 FoV_V3 產生遮擋,以及第二豎直視場 FoV_V2 與第三豎直視場 FoV_V3(圖 19)之間的重疊區域增加,機器人 1 前方的整體視場可能會減小。因此,第一豎直視場 FoV_V1 的第一中心 L10 可以繞頭部“點頭(yes)”軸或第二頸部軸在第三方向(向下,如圖 18 所示)上移動至少 15°,並且第二水平視場 FoV_H1 的第一中心 L10 可以繞該頭部“點頭”軸或第二頸部軸在第四方向(向上,如圖 20 所示)上移動至少 15°,其中第三方向或向下方向:(a) 與第四方向或向上方向相反,且 (b) 與第一方向和第二方向垂直。需要注意的是,為了簡化表達,圖中通常將 FoV1、第一豎直視場 FoV_V1 的第一中心以及第二水平視場的第一中心 L10 以單一形式示意表示;然而應當理解,每個攝影機實際上都具有各自的視場及其各自的中心。[0176] 圖 22-24 是展示了仿人機器人 1 在各種姿態下感測器 996 的變化水平或橫向視場 FoVs 的頂檢視。圖 22 是仿人機器人 1 處於中立位置或直立站姿 Su 時的水平視場 FoVs 的頂檢視。如圖 22 和圖 8 所示,機器人 1 的水平視場 FoVs 包括上部相機元件 302a、302b 的前 FoVʜ₁,下部相機元件 304a、304b 的前 FoVʜ₂,前軀幹感測器元件 208.2 的前 FoVʜ₃,以及後軀幹感測器元件 208.4 的後 FoVʜ₄。前水平視場 FoVʜ₁ 和 FoVʜ₂ 由線 Lғ₁ 和 Lғ₂ 限定,視線中心線為 Lғ₀;而後水平視場 FoVʜʀ 由線 Lʀ₁ 和 Lʀ₂ 限定,視線中心線為 Lʀ₀,兩者的寬度均約為 112 度。最後,水平視場 FoVʜ₃ 由線 Lғ₅ 和 Lғ₆ 限定。當仿人機器人 1 處於中立位置或直立站姿 Su 時,線 Lғ₁、Lғ₃ 和 Lғ₅ 位於距機器人 1 的冠狀面 PF 約 34 度的位置。[0177] 圖 23 和 24 展示了當機器人 1 從中立位置或直立站姿 Su 移動到:(i) 圖 23 中的頭部左轉姿態 Hl,以及 (ii) 圖 24 中的頭部右轉姿態 Hr 時,水平視場 FoVʜ₁ 和 FoVʜ₂ 也就是如何相對於矢狀面以及相對於水平視場 FoVʜ₃ 移動的。具體而言,當機器人 1 圍繞第二頸部致動器的旋轉軸向左或向第三方向轉頭約 60° 時,如圖 23 所示,前水平視場 FoVʜ₁ 和 FoVʜ₂ 也逆時針偏移約 60°。然而,水平視場 FoVʜ₃ 和 FoVʜ₄ 保持不變或未旋轉。同樣,當機器人 1 圍繞第二頸部致動器的旋轉軸向右或向第四方向轉頭約 60° 時,如圖 24 所示,前水平視場 FoVʜ₁ 和 FoVʜ₂ 也順時針偏移約 60°。同樣,在此狀態下,水平視場 FoVʜ₃ 和 FoVʜ₄ 保持不變或未旋轉。換句話說,冠狀面 PF 與 FoVʜ₁ 和 FoVʜ₂ 的視線中心線 Lғ₀ 之間的角度被設計為當機器人 1 移動其頭部 10 時發生變化。[0178] 注意,當機器人 1 保持軀幹 16 固定同時向左和向右轉動頭部 10 時,後軀幹感測器元件 208.4 的後 FoVʜʀ 保持不變,如圖 23 和 24 所示。總之,當機器人 1 移動其頭部部分 202a 時:(i) 水平視場 FoVʜ₁、FoVʜ₂,垂直視場 FoVv₁、FoVv₂,或所述第一和第二相機的垂直和水平視場 FoV₁、FoV₂ 均發生改變,並且 (ii) 水平視場 FoVʜ₃、FoVʜ₄,垂直視場 FoVv₃、FoVv₄,或所述第三相機(例如,包含在前軀幹感測器元件 208.2 中的 208.3.2.2、208.3.2.6、208.3.2.8 之一)和第四相機(例如,包含在後軀幹感測器元件 208.4 中的 208.3.2.2、208.3.2.6、208.3.2.8 之一)的垂直和水平視場 FoV₃、FoV₄ 保持不變。[0179] 基於上述披露,應當理解,第一水平視場 FoVʜ₁ 的第一中心 Lғ₀ 可以圍繞第一頸部軸線在第一方向(向左,如圖 23 所示)移動至少 45 度,並且 (ii) 第二水平視場 FoVʜɪɪ 的第一中心 Lғ₀ 可以圍繞第一頸部軸線在第二方向(向右,如圖 24 所示)移動至少 45 度,其中所述第二方向或右側方向與所述第一方向或左側方向相反。需要注意的是,圖中通常將 FoV₁、第一水平視場 FoV₁ 的第一中心以及第二水平視場 Lғ₀ 的第一中心 Lғ₀ 顯示為單一表示,以簡化其表示;然而,應當理解,每個相機都包括其自己的 FoV 和自己的中心。在另一個示例中,頸部部分 202b 可以包括第一自由度 J8.1,其配置為圍繞頭部點頭軸線移動第一水平視場 FoVʜ₁、FoVʜ₂ 的範圍至少 30 度,以及第二自由度 J8.2,其配置為圍繞頭部搖頭(no)軸線移動第一垂直視場 FoVv₁、FoVv₂ 的範圍至少 15 度。[0180] 頭部感測器 302 和 304 與軀幹感測器 208.2 和 208.4 之間重疊的垂直和水平視場允許機器人 1 拼接出廣角環境地圖,從而減少盲點並提高障礙物檢測能力。例如,在擁擠的倉庫或雜亂的城市環境中,機器人 1 可以利用來自下部相機 304a、304b 和前感測器元件 208.2 的前方地面檢視來檢測障礙物和不平坦的表面,而來自後感測器元件 208.4 的後方檢視則確保在倒車或改變方向時的安全移動。上述先進的感測器配置為仿人機器人 1 提供了多感測器資料融合能力,以增強其移動性和操縱能力,這可能提供除基本導航和環境互動之外的廣泛應用,以及檢測機器人 1 及其環境中的異常行為。[0181] 軀幹 16 和頭部 10 中的前向感測器 302a、302b、304a、304b 的組合,加上來自多種感測器類型(如飛行時間 (ToF) 和前視紅外 (FLIR))的資料關聯,使仿人機器人 1 能夠以更高的精度和可靠性繪製地圖並在複雜環境中導航。為了最大限度地降低共因失效 (CCF) 等風險,機器人 1 還可以採用冗餘感測器,這些感測器可能來自不同的製造商。這種多感測器方法確保了全面的環境監測;例如,機器人 1 使用足部安裝感測器感知地面障礙物和不平坦表面的能力提供了對於檢測懸崖和空隙等危險至關重要的額外冗餘層。一旦檢測到此類潛在危險,機器人就可以處理來自多個感測器的資料,關聯資訊,並採取立即的保護措施,例如停止、緩慢移動以進行調查或後退,從而防止跌倒並確保人員安全。這種能力使得機器人 1 非常適合在不同的地形上操作,如不平坦的人行道、樓梯或自然戶外環境,在這些環境中,它可以利用相關的環境資料根據地形難度調整步態或速度。它還可以根據感知到的環境資料修改動作,以進行即時路徑規劃。例如,如果機器人 1 通過其上部相機 302a、302b 或下部相機 304a、304b 檢測到前方路徑受阻,它可以利用來自後感測器元件 208.4 的後方檢視來識別替代路線或安全倒車。這種由強大的冗餘感測和資料關聯支撐的自適應能力,在繁忙的街道或活躍的建築工地等動態環境中特別有用,在這些環境中,機器人 1 必須不斷適應不斷變化的條件,從而減少未被發現的危險的可能性。[0182] 此外,頭部 10 和軀幹 16 中的多感測器元件允許機器人 1 高精度地監控其攜帶的物體。例如,如果機器人 1 任務是攜帶易碎物品或形狀不規則的物體,下部相機 304a、304b 可以提供一個物體的詳細檢視,而前感測器元件 208.2 確保機器人 1 的路徑上沒有障礙物。在工業環境中,機器人 1 可以在操縱或運輸材料時利用其感測器檢測並防止與機械或其他物體的碰撞。[0183] 頭部和軀幹感測器 302、304 與 208.2、208.4 之間重疊的垂直和水平視場也使機器人 1 能夠執行精確的拾取和放置操作。例如,上部相機 302a、302b 可以檢測高架子上的物體,而前感測器元件 208.2 確保機器人 1 的機械手可以在不與附近物品碰撞的情況下接觸到該物體。這種能力在物流和裝配線環境中特別有用,在這些環境中,精準高效的物體操縱至關重要。機器人 1 監控其負載和周圍環境的能力使其成為人機團隊中理想的協作夥伴。例如,在共享工作空間中,機器人 1 可以利用其感測器檢測附近的人類工人並調整其動作以避免碰撞或干擾。例如,來自後感測器元件 208.4 的後方檢視允許機器人 1 檢測接近的人類或物體,確保在協作環境中的安全操作。[0184] 圖 25A-25D 是展示了帶有用於樓梯導航和懸崖檢測的足部安裝感測器 932.2 的仿人機器人 1 的側檢視。多種感測器可用於這些安全目的,例如飛行時間 (ToF) 相機、雷射接近感測器、漫反射接近感測器,和/或本文披露的任何感測器或感測器組合。例如,足部安裝的漫反射接近感測器 932.2 可以是向下朝向的,並在安全步進範圍內檢測空隙。這些感測器 932.2 使用水平測量值來比較一隻腳 92a 到另一隻腳 92b 的高度,計算表面距離並識別超出安全步進限制的懸崖。如圖 25A 所示,當機器人 1 行走時,下部相機 304 的 FoVv₂ 和來自前軀幹感測器 208.2 的 FoVv₃ 均可用於檢測前方的平坦地面。當機器人 1 向前移動時,頭部 10 中的下部相機 304 可能會檢測到深度的突然變化(圖 25B),因為線 L₂₂ 越過了邊緣,而前軀幹感測器 208.2 可能會通過其 FoVv₃ 內的深度差異來證實對邊緣的檢測,因為線 L₃₂ 仍然在平坦地面上。[0185] 此時,機器人 1 可能會決定以較小的步幅緩慢接近凹陷邊緣,直到到達邊緣。通過具有線 L₅₁ 和 L₅₂ 之間 FoVv₅ 的感測器 932.2,機器人 1 可以抬起其中一條腿 6 越過邊緣進行調查。如果足部 92 底部的感測器 932.2 檢測到樓梯(圖 25C),機器人 1 可以向前移動並安全地走下樓梯。否則,當感測器 932.2 檢測到深於預定安全限制(例如 25-35 釐米)的凹陷時(圖 25D),機器人 1 可以在將質心前移或後退之前立即停止。此外,機器人 1 可以將雙臂 5 向前移動以產生停止慣性並抵消身體慣性。H. 替代實施例[0186] 圖 26-55 展示了感測器元件的四種替代實施例,它們可以與圖 1 所示的仿人機器人 1 的第一實施例互換使用。每種替代實施例具有略微不同的結構和配置,但每個實施例在結構、特徵和大致錐形的形狀上都是相似的。如下文所述,每個實施例的特徵和/或元件可以互換、加入,或從其他實施例的特徵和/或元件中移除。例如,包含在第一實施例下巴中的下部相機 304a、304b(例如,圖 26-31)可以被移除,類似於下部凹槽如何從第四、第五和第六實施例中被移除一樣。此外,在頸部元件中使用可變形材料並在頸部元件中包括致動器以允許頭部移動的功能可以加入到第一實施例的頭部和頸部元件 10 中。應當理解,這些僅僅是示例,任何特徵和/或元件都可以與本文披露的任何其他實施例互換、加入或從中移除。a. 第二實施例[0187] 如圖 26 所示,機器人 2001 包括以下部件:(i) 頭部和頸部 2010,(ii) 軀幹 2016,(iii) 左臂和右臂 2005,(iv) 左手和右手 2056,(v) 脊柱和骨盆 2060、2064,(vi) 左腿和右腿 2006,以及 (vii) 左側和右側距骨和足部 2088、2092。每條手臂 2005 包括上肱骨 2030、下肱骨 2036、上前臂 2040 和下前臂 2046 以及手腕 2050。每條腿包括髖部 2070、大腿上部 2076、大腿下部 2080 和脛骨 2084。這些部件為機器人 2001 提供了仿人形狀,并包含各種協同工作的致動器,以使所述機器人 2001 能夠執行類人動作,這是使用傳統機器人無法實現的。機器人 2001 可以擁有類似於人類的運動範圍,以便在以人類為中心的環境中操作。為了簡潔起見,關於機器人 2001 的上述披露將在下文中不再重複,但應當理解,諸如軀幹 2016 和脊柱 2060 等數字通常代表各種實施例中的相似或類同結構。[0188] 與第一實施例相比,第二實施例在機器人 2001 的感測器設計和放置方面具有若干差異。顯著的變化包括:(i) 類似於第一實施例的軀幹感測器元件 208.2 的頭部感測器元件 2302;(ii) 省略了第一實施例的下頭部或下巴感測器元件 304;(iii) 在頭部 2010 後部增加了一個後向相機 2305;以及 (iv) 頭部結構包含用於容納頭部 2010 後部的後視相機 2305 的凹槽。[0189] 如圖 27-29 所示,頭部和頸部元件 2010 的功能和操作通常與關於頭部和頸部元件 10 披露的特徵和功能相似或相同。頭部和頸部元件 10 與頭部和頸部元件 2010 之間的主要區別包括前後感測器凹槽 2272、2277 和外殼元件 2220 中的上殼體 2270,以及一個前殼體 2228,由於省略了下頭部或下巴感測器元件 304,該前殼體具有與第一實施例的面罩 236.2 不同的形狀。[0190] 注意,在第二實施例中,上殼體 2270 被加入到了外殼元件 2220 中,以容納前部和後部感測器凹槽 2272、2277。前感測器凹槽 2272 及其擱板 2284、懸垂部 2285、平面感測器蓋 2286 以及側壁 2287 和 2288,為感測器 2302 提供了一個嵌入區域,該區域可能類似於第一實施例的軀幹感測器元件 208.2,確保無遮擋的視場和保護。擱板 2284 從平面感測器蓋 2286 向前和向下延伸到前殼體 2228,呈預定角度以避免干擾感測器 2302 的操作範圍。後感測器凹槽 2277 用作後向相機 2305 的觀察口或通風系統,其設計映襯了前感測器凹槽 2272 以保持設計一致性,並為相機 2305 提供類似的嵌入區域以確保無遮擋的視場和保護。[0191] 與第一實施例類似,外殼元件 2220 配置為固定顯示器 2330 和至少一個感測器,例如安裝在電子支架 2254 上並與感測器凹槽 2272 對齊的電子元件 2222 的頭部感測器元件 2302。頭部感測器元件 2302 在設計和操作上可能與第一實施例中的軀幹感測器元件 208.2 或 208.4 實質上相似或相同。例如,感測器元件 2302 可以包括一個中間相機 2208.6、一個紅外投影儀 2208.4、一個左相機 2208.6 和一個右相機 2208.8,以及其他元件。頭部感測器元件 2302 的結構和功能映襯了軀幹感測器元件 208.2 或 208.4 的結構和功能,因此,上文中關於第一實施例中感測器元件 208.2 和 208.4 的詳細描述適用於頭部感測器元件 2302。[0192] 如圖 27-29 所示,頭部感測器元件 2302 包括具有前左視場 FoV₁ʟ 的左相機 2208.6、具有前中視場 FoV₁ᴍ 的中間相機 2208.2 和具有前右視場 FoV₁ʀ 的右相機 2208.8。在一些實施方式中,多個上部相機 2302 的視線 Losʟ、Losʀ 和 Losᴍ 彼此平行並且在第一方向上垂直於冠狀面 PF(圖 29),而在第二方向上相對於冠狀面 PF 略微傾斜(在圖 28 中距冠狀面 PF 成 91 度角)。由於多個上部相機 2302 中的每個相機 2208.2、2208.6、2208.8 都具有約 44 度的相似水平視場,上部相機 2302 的集體視場 FoV₁ 在水平方向上約為 44 度(圖 29),在垂直方向上約為 60 度(圖 28)。最後,具有視場 FoV₂ 的後置相機 2305 在水平方向上約為 82 度(圖 29),在垂直方向上約為 20 度(圖 28),其中所述視線 Losʀʀ 在兩個方向上都垂直於後平面 PR(圖 29)。[0193] 這種配置具有由線 Lғ₁ 和 Lғ₂ 之間的角度限定的約 44 度的較窄前水平視場 FoVғ,以及由線 Lʀ₁ 和 Lʀ₂ 之間的角度限定的約 82 度的後水平視場 FoVʀ 以用於後視。當機器人 2001 向左或向右轉動頭部時,前 FoVғ 和 FoVʀ 都會移動。例如,當頭部向左轉動 60° 時,FoVғ 將逆時針旋轉到線 Lғ₁-ₗₑft 和 Lғ₂-ₗₑft 之間的區域,而 FoVʀ 移動到線 Lʀ₁-ₗₑft 和 Lʀ₂-ₗₑft 之間的區域。另一方面,當機器人 2001 向右轉動頭部時,前 FoVғ 順時針旋轉到線 Lғ₁-ᵣᵢgₕₜ 和 Lғ₂-ᵣᵢgₕₜ 之間的區域,而後 FoVʀ 順時針旋轉到線 Lʀ₁-ᵣᵢgₕₜ 和 Lʀ₂-ᵣᵢgₕₜ 之間的區域,如圖 31 所示。[0194] 由線 L11 與 L12 之間夾角限定的前額相機 2302 的豎直 FoV1(或 FoV1 的豎直份量)約為 60°,其視線中心相對於冠狀面 PF 向前偏轉約 61°。如圖 30 所示,FoV1 與前軀幹感測器元件 2208.2 的 FoV3 相互重疊,後者在 L31 與 L32 之間約為 85°,並具有相對於冠狀面 PF 向前偏轉約 45° 的視線 L30。即使沒有下巴感測器元件 304a、304b,這種重疊也確保了對機器人 2001 前方區域的全面覆蓋。進一步地,設定在頭部後側的後向相機 2305 的 FoV2 在 L21 與 L22 之間覆蓋約 20°,其上邊界相對於冠狀面 PF 約為 70°。而後向軀幹感測器元件 2208.4 的豎直 FoV4(或 FoV4 的豎直份量)在 L41 與 L42 之間約為 85°,並且其視線相對於冠狀面 PF 向後偏轉約 68°。線 L22 與 L41 的相交表明,FoV2 與 FoV4 發生重疊,從而有效擴展了後向豎直視場,並提升整體安全性和導航能力。[0195] 當機器人 2001 向上和向下移動頭部時,FoV₁ 和 FoV₂ 都會上下移動。例如,當機器人 2001 的頭部 2010 圍繞頭部點頭(yes)軸 2010.2 向上移動時,FoV₁ 將向上旋轉到線 L₁₁-up 和 L₁₂-up 之間的區域;或者當頭部 10 圍繞頭部點頭軸 2010.2 向下移動時,向下旋轉到線 L₁₁-down 和 L₁₂-down 之間的區域,如圖 30 所示。同樣,當頭部圍繞頭部點頭軸 2010.2 向上移動時,FoV₂ 將向下旋轉到線 L₂₁-up 和 L₂₂-up 之間的區域;或者當頭部圍繞頭部點頭軸 2010.2 向下移動時,向上旋轉到線 L₂₁-down 和 L₂₂-down 之間的區域。換句話說,冠狀面 PF 與 FoV₁ 和 FoV₂ 之間的角度被設計為當機器人 2001 移動其頭部 2010 時發生變化。[0196] 與第一實施例不同,第二實施例省略了下巴下方的頭部相機 304a、304b,而是依靠前額相機 2302 和前軀幹感測器 2208.2 進行前方感知。在第二實施例中引入了後頭部相機 2305,為機器人 2001 提供了增強的後視能力。例如,如圖 30 所示,前額相機 2302 的 FoV₁ 和前軀幹感測器 2208.2 的 FoV₃ 輕微重疊。與第一實施例(圖 17)相比,省略下巴相機 304 導致下部垂直視場中的重疊視場顯著減少。另一方面,包含後頭部相機 2305 及其 FoV₂ 可以通過提供與後軀幹感測器 2208.4 的 FoV₄ 有價值的重疊資訊(關於機器人 2001 後方的環境)來補償這種減少。[0197] 在第二實施例中省略下頭部或下巴相機 304 提供了幾個優勢。首先,它簡化了頭部結構,減少了因頻繁轉頭引起的機械磨損。其次,感測器數量的減少減少了需要處理和分析的資料量,從而提高了能源效率和響應時間。此外,對於後視,機器人 2001 使用後頭部感測器瞄準視場可能比使用後軀幹感測器容易得多。此外,來自後頭部相機 2305 和後軀幹的組合垂直視場 (AI工業)
野村研究判斷:2026年,中國人形及四足機器人行業的量產進度將趕超特斯拉
如果說2025是人形機器人和四足機器人的元年,那麼即將到來的2026年,這個產業的格局會發生那些重要變化?日前,野村證券發佈研究報告指出,全球人形及四足機器人市場仍處萌芽階段,行業頭部玩家格局清晰:人形機器人領域以特斯拉和Figure AI為主,四足機器人領域則以波士頓動力領跑。但在2026年,中國人形及四足機器人行業的量產進度將趕超特斯拉。野村認為,這主要得益於中國多數企業的產品設計策略——為實現更快量產及更低成本,主動捨棄了高擬人化性能,如採用輪式底盤、非靈巧手方案等。Part.01 特斯拉Optimus:明年預計量產6-8萬台全球人形及四足機器人市場仍處萌芽階段,受供應鏈複雜度高、技術壁壘突出等因素影響,量產進度整體慢於初期預期。從應用進展來看,特斯拉推進速度最為顯著,截至2025年末,其Optimus機器人已在工廠小範圍執行實用性任務。儘管如此,特斯拉自身發展規劃仍存諸多不確定性:第三代Optimus的最終設計方案仍在迭代,量產節奏尚未完全敲定,且供應鏈份額爭奪已進入白熱化階段,長期來看Optimus供應商的供貨規模與份額均無明確預期。據野村從供應鏈企業處獲取的資訊測算,這家頭部機器人企業或將於2026年3月後啟動產能爬坡,2026年預計交付6萬-8萬台Optimus,到2026年下半年周產能有望達到1000-2000台。若要達成這一目標,核心供應商需具備非中國地區產能。特斯拉方面表示,初期Optimus將優先部署於自有工廠,承擔重複性任務以快速提升生產效率,同時持續迭代技術,計畫2027年實現更大範圍商業化落地。Part.02 中國人形機器人:2026年量產提速野村認為,2026年中國人形及四足機器人行業的量產進度將趕超特斯拉,這主要得益於中國多數企業的產品設計策略——為實現更快量產及更低成本,主動捨棄了高擬人化性能(如採用輪式底盤、非靈巧手方案)。據高工產研資料,中國多家頭部企業已披露明確量產規劃,2026年人形及四足機器人合計年產能有望達5萬-10萬台,其中優必選、宇樹科技、智元機器人、傅里葉智能、深之藍推進力度最大,2026年已能形成可觀出貨量。但中國機器人供應鏈呈現高度封閉且碎片化的特徵:部分廠商選擇垂直整合模式,或優先採購高性價比零部件(如減速器、電機、滾珠絲槓等),且幾乎每家企業的機器人都採用專屬機械架構,難以實現零部件層面的標準化,進而限制了供應商的盈利空間。據野村測算,2026年優必選、宇樹科技、靈動科技、智元機器人、傅里葉智能、深之藍這六家企業將引領行業產能釋放,基準情景下合計出貨量可達11萬-20萬台(含四足機器人)。初期大批次應用將集中於變現快、監管門檻低的商業服務場景,包括倉儲/庫存巡檢、安防巡邏、資料採集以及酒店/零售場景的迎賓導覽等。Part.03 2026年機器人投資策略2026年人形機器人市場的結構性增長仍受制約,量產節奏的時間節點、頭部企業(如特斯拉第三代Optimus)的最終產品設計、供應鏈份額分配均存變數,短期內難以對產業鏈企業業績形成實質性貢獻。因此,對於特斯拉產業鏈標的,野村更青睞核心非機器人業務具備強勁且明確增長動能的企業,其人形機器人業務應被視為高彈性長期期權,2027-2028年才有望兌現業績,而非2026年的盈利驅動項。對於中國機器人產業鏈,野村看好兩類企業:一是具備真實技術護城河的企業,二是在關鍵子系統領域佔據主導地位的企業——這類企業將在2026年國內機器人市場迎來20萬台以上出貨浪潮時,獲取超額收益,且隨著當前主流機型(人形、輪式底盤、非靈巧手方案)啟動量產,它們將成為直接受益者。整體而言,野村對核心業務增長紮實且細分領域具備競爭優勢的企業持選擇性樂觀態度。野村重申對雙環傳動的買入評級,其已確認進入Optimus供應鏈,同時同軸產品增長加速,2026年消費領域業務也將實現可持續擴張。奧比中光依然是野村在機器人領域的結構性首選標的,其在機器視覺領域佔據主導地位,且2026年3D列印及支付業務增長前景超預期。 (智通財經APP)圖表:人形及四足機器人企業量產規劃
川普政府轉向機器人之際,兩大頂流廠商上演“隔空賽跑”
繼特斯拉發佈“柯博文”跑步視訊後今日,Figure創始人佈雷特·阿德科克(Brett Adcock)也曬出了F.03人形機器人的跑步姿態。其表示:“這款F.03機器人控製器由Helix團隊開發的板載神經網路運行。”F.03跑步Optimus柯博文跑步對於Optimus的跑姿,有券商點評稱,這是Optimus第一次真正意義上的“奔跑”。根據畫面估算,Optimus的速度大約在2.5-3米/秒,已經接近人類慢跑的速度。更令人震撼的是它的步態:重心轉移順暢、腳掌著地到蹬地一氣呵成,雙臂自然前後擺動,甚至在加速階段還能看到膝關節和踝關節的彈性彎曲與伸展。事件的起因是,昨日特斯拉在社交平台X轉發Optimus 2.5的跑步視訊並配文稱:剛在實驗室刷新了個人紀錄(PR,Personal Record)。當時,平台使用者Joakim Viskinde在下方評論區@Figure官方帳號稱:“該你出招了。”隨後不到20小時,阿德科克便用一段視訊進行了回應。就在兩大機器人“頂流”明爭暗鬥之際,有消息稱,美國商務部長霍華德·盧特尼克一直在與機器人行業的CEO會面,並全力以赴加速行業發展。據兩位知情人士透露,政府正在考慮明年發佈關於機器人的行政命令。此外,據一位熟悉規劃的人士透露,美國交通部也正準備宣佈機器人工作組,可能在年底前成立。方正證券認為,美國機器人行業一直在推動政府官員和立法者參與進來。其認為機器人是AI的物理表現,任何加強AI競爭力的舉措都必須包括推進機器人技術的計畫。企業希望獲得稅收激勵或聯邦資金,以幫助整合先進的供應鏈和加快機器人廣泛的部署。受上述消息影響,今日A股機器人產業鏈聞風而動。截至發稿,海昌新材、華伍股份、巨輪智能等多股漲停,固高科技、德馬科技、三花智控等紛紛走高。以國內視角看機器人行業,國家發展改革委政策研究室副主任李超在新聞發佈會上表示,以人形機器人為代表的具身智能產業規模正在以超50%的增速跨越式發展。根據市場調研機構預測,2030年將達到千億元市場規模。產品技術迭代方面,近日眾擎機器人發佈全尺寸通用人形機器人T800,並行布大量視訊以“回應CG質疑”。據官方介紹,其搭載29個全端一體化關節模組,綜合體能超越90%成年男性。此前,小鵬汽車發佈全新一代人形機器人IRON,其採用仿人脊椎、仿生肌肉與全包覆柔性皮膚設計,並且同樣就“機器人內藏真人”質疑作出回應。圖源:眾擎機器人視訊號國元證券指出,當前人形機器人在技術路線、商業化模式、應用場景等方面尚未完全成熟,我國目前已有超過150家人形機器人企業,數量還在不斷增加,其中半數以上為初創或“跨行”入局,需要注意防範重複度高的產品“扎堆”上市、研發空間被壓縮等風險。機器人行業未來會聚焦龍頭,建議關注特斯拉、宇樹、智元等核心產業鏈企業。 (財聯社AI daily)
從“表演”到“生意”,人形機器人行業轉折點已到來?
步入12月,2025年收官在即,人形機器人這一年變化非常。從年初時登上春晚,到人形機器人馬拉松、運動會等各類活動,會打拳、會跳舞、會“整活”的機器人已隨處可見。在這片繁榮景象背後,行業似乎正迎來關鍵轉折點。高歌猛進與潛在隱憂人形機器人近期表現活躍,相關企業消息頻頻。“人形機器人第一股”優必選(9880.HK)在市場上頻傳捷報,一周內簽訂兩筆億元訂單,2025年全年訂單總金額超13億元,其量產交付的實拍視訊甚至引來Figure創始人的造假質疑。小鵬的IRON人形機器人走起了“貓步”。在十五運會閉幕式上,越疆的幾十台人形和四足機器人在海上、空中舞台完成了人機共舞。宇樹科技創始人王興興在2025人工智慧+大會上透露,宇樹研發的人形機器人已經能夠完成絕大部分工作動作,無論是通過離線預學習還是即時模仿復刻。他預測,下一個十年,AI技術將賦予機器人真正“理解世界”的能力。隨著多模態大模型與機器人的深度融合,機器人將變得更加敏銳和能幹。宇樹科技也在積極擴大產能。宇樹智能應急機器人產業園項目(一期)已完成備案,項目總建築面積約23.3萬平方米,將建設月產能500套的宇樹機器人行業應用組裝產線,還配備智能應急機器人數智中心、AI算力叢集、高速光通訊等設施。智元機器人完成了從蘇州金雞湖到上海外灘的百公里跨省行走。在進博會虹橋論壇上,上海市浦東新區區長吳金城表示,智元機器人出貨量明年有望全球第一。“果鏈”巨頭立訊精密也透露,預計今年出貨3000台人形機器人,明年推出自動化製造產線後將具備從零部件到整機組裝的完整生產能力。形成鮮明對比的是,矽谷人形機器人公司K-ScaleLabs倒閉,有著20年歷史的機器人公司Aldebaran破產,AI陪伴機器人公司Embodied關停……近日,國家發改委政策研究室副主任、新聞發言人李超在發佈會上表示,“速度”與“泡沫”一直是前沿產業發展過程中需要把握和平衡的問題,這對於具身智能產業來講,也是一樣的。李超表示,隨著新興資本加速入場,中國目前已有超過150家人形機器人企業,且數量仍在持續增加。其中半數以上為初創企業或“跨行”入局者。這對鼓勵創新來講是一件好事;但也要著力防範重複度高的產品“扎堆”上市、研發空間被壓縮等風險。面對機遇與挑戰並存的局面,關鍵在於合理引導。李超介紹,下一步國家發展改革委將結合“十五五”相關專項規劃的編制工作,推動具身智能產業健康規範發展。具體而言將著力推進三方面工作:加速建構行業標準與評價體系,建立健全具身智能行業准入和退出機制,營造公平競爭的市場環境。上游產業鏈給出“三年大考”王興興反覆在公開活動中強調,目前人形機器人的硬體完全夠用,而AI模型能力還不夠。他坦言,要實現人形機器人的GPT時刻,需要一定的運氣成分,未來1-2年將是關鍵窗口期,誰能率先突破,誰就能成為全球領先的具身智能模型。宇樹科技具身智能研發主管肖宇晨近日分享了宇樹的最新動態。他表示,當機器人能夠對80%未曾見過的任務達到80%的成功率時,就意味著通用具身基模正式出現。而他也指出,高性能整機運控技術是人形機器人高效作業的重要保障。全國減速機標準化技術委員會主任、北京工業大學教授石照耀近日在人形機器人智能關節模組發展論壇上指出,在人形機器人馬拉松和運動會上,人形機器人暴露出了諸多技術缺陷。石照耀將這些問題歸納為四個方面:第一是燒電機、燒控制板的問題,這是目前最突出的技術難題;第二是減速機的破損率問題,與預期不同,很多故障實際上是螺釘鬆動卡死等看似簡單的問題;第三是效率問題,在馬拉松比賽中,機器人最多更換了13次電池,最少的也換了3次,能效管理亟待改善;第四是控制問題,機器人的運動控制精度和穩定性仍有很大提升空間。“歸根結底還是關節的問題。”石照耀指出,關節作為人形機器人的核心部件,面臨三個關鍵挑戰:可靠性問題、溫度管理問題和效率問題。目前關節可靠性的理論研究幾乎是空白,溫度管理也同樣缺乏系統研究。石照耀特別警告行業要避免“跨界陷阱”。他表示,人形機器人的火熱吸引了眾多企業佈局關節領域,但這些企業主要來自兩個方向:一是從做減速器增加電控發展而來,二是從電機企業發展而來,兩者的技術路徑和效果完全不同。許多企業試圖用工業機器人精密減速器的觀念、技術、裝備和工藝來做人形機器人,這是最大的誤區。工業機器人通常要求較高的定位精度,而人形機器人對精度的要求相對較低,這種差異導致了很多企業在裝置投入上走了彎路。石照耀透露,目前全國做精密減速器的企業有400多家,其中260多家做精密行星減速器,近130家做諧波減速器。從2022年至今,做諧波減速器的企業已從40多家增加到130多家。他拋出一個值得思考的問題:諧波齒輪的未來在那裡?這一問題,也是人形機器人領域企業都需要思考的問題。機器人智能關節製造商艾克斯智節創始人李建軼對澎湃新聞記者坦言,目前行業盈利仍存在壓力,對毛利率要求較高。艾克斯智節今年剛剛成立,目前已經全面投產的一條產線,年產能(按每天8小時工作時長)可達到5萬套關節模組。據李建軼介紹,公司未來將擴充到3-5條產線,預計在2027年底前達到70萬套的年產能。李建軼表示:“建立這麼多產線,就是為了在這幾年先打好基礎。今年已經是元年,3年後還看不到量產的話,行業肯定也會慢了。”李建軼指出,目前公司訂單仍以四足機器人為主,人形機器人訂單為輔,但共有20多家人形機器人企業在打樣生產。未來70萬套的產能,靠人形機器人來消化也是不夠的,主力仍然要靠四足機器人。技術幻想與場景為王是否非人形不可?這個問題自從近幾年行業爆發開始,就一直存在爭論。目前業界普遍認為,人形不一定是最優解,但卻是最通用的解決方案,而真正的通用人形機器人能夠出現仍需時間。不過可以看到的是,宇樹的人形機器人拳擊格鬥賽,最初備受質疑,目前已經成為各大展會活動人群最密集的所在。12月2日,眾擎機器人也正式公佈其全尺寸人形機器人T800,並將在12月24日眾擎舉辦的機器人自由格鬥比賽《機甲拳王》中作為核心機型參賽。與此同時,一些選擇了差異化發展路徑的企業也已取得實質性進展。“一台咖啡機器人平均每天能賣出60杯咖啡,12個月即可實現盈利。這個生意比跑滴滴要賺。”影智科技董事長唐沐向澎湃新聞記者分享了其公司的實踐經驗:“今年大概生產了1000多台咖啡機器人,實際出貨四五百台,目前訂單約800台,但產能仍無法滿足需求。”唐沐表示,公司正在上海松江建設新的生產基地。他強調,機器人生產與普通產品不同,特別是在組裝和檢測環節需要大量定製化產線,新生產基地預計能滿足明年需求,但根據當前情況,可能仍會出現供不應求。唐沐直言,現在可能大家都更為關注人形,但人形機器人的落地至少在未來三年都可能會存在問題。“大家講的是一個全知全能的通用機器人,它落地是非常困難的。從實用落地場景來作為出發點去做機器人,絕不去盲目追求人形,但本質上它在自己的場景裡面是工作的最好的”。唐沐對比了兩種技術路徑:一些人形機器人企業為了實現疊衣服等簡單功能,需要採集大量資料,進行不斷示範;而專注於特定場景的非人形機器人則已經完成了深度最佳化。曾任小米生態鏈副總裁的唐沐表示,在目前大廠還沒看清或暫時不願投入的方向,獨闢蹊徑、做一些可能更有前瞻性的佈局,更能取得成功。標準化引領下半場競逐標準化建設也是推動行業健康發展的重要力量。11月24日,工信部公示了“工業和資訊化部人形機器人標準化技術委員會委員名單”,委員會成員涵蓋高校學者、科研機構專家及企業代表,包括優必選、小米機器人、商湯、華為等企業高管。工信部總工程師謝少鋒出任主任委員;國家地方共建人形機器人創新中心首席科學家江磊、北京人形機器人創新中心總經理熊友軍、王興興、智元機器人聯合創始人彭志輝(稚暉君)擔任副主任委員。江磊此前曾直言,與眾多從業者交流後,他發現行業急需通過標準來反內卷。人形機器人行業應通過建立標準實現“反內卷”,以合作取代低水平競爭。“我們應該用合作去早日實現未來的夢想,而不是在行業剛起步時就陷入價格戰、應用戰。一個好的創意出現,多家公司一擁而上進行複製,這會不斷消耗企業家的熱情。”此次也入選委員會的石照耀指出,此前各個標準化管理委員會都在制定人形機器人相關標準,“出現很多行業標準、地方標準,對行業既有好處也有干擾”,工信部直接出面成立全國性標準化技術委員會,有助於統一標準體系,避免重複建設和資源浪費。他認為,未來十年將是人形機器人的黃金十年,推動力量從過去工業機器人發展的“三股力量”增加到“四股力量”:市場需求、技術迭代、政府支援和資本投入。特別是在市場需求方面,老齡化社會的到來創造了迫切需求;技術層面,AI與機器人的深度融合加速了迭代處理程序;政策層面,支援力度空前;資本層面,大量資金湧入為行業提供了強大動力。石照耀指出,許多企業跟隨特斯拉的技術路線,如果特斯拉第三代產品能帶來驚喜或在應用場景方面取得突破,國內很快會形成發展高峰,速度可能超過2019年特斯拉電動車進入上海帶來的效應。“明年一季度可能是一個很關鍵的時間點。”人形機器人行業正處在“理想牽引”與“現實經營”平行的階段,無論是堅持人形路線,還是專注細分場景,都要在技術創新與商業可行之間找到平衡。最終的勝出者或許不是技術最炫酷的,而是能最先找到規模化應用場景、實現商業閉環的。當泡沫褪去,終將見到誰能在熱潮中站穩腳跟,成為真正的領跑者。 (澎湃新聞)
宇樹:老大難做,對手估值2700億
宇樹:老大難做有投資人指出,今年是人形機器人商業化元年,如果沒有商業化量產能力和缺乏自我造血能力的,就不看了。這話倒也不誇張,目前的頭部和中腰部選手要麼早早備戰上市,要麼多個大訂單在手,資本正在從“押注通用技術”轉向“佈局實體應用場景”。有實力的選手比如宇樹可以直接通過創業板,但其他選手就沒這麼容易了,要麼選擇港股市場要麼考慮“借殼”。港股雖然門檻相對較低,但近些年也有所升高。所以今年以來我們看到不少機器人公司拿到了訂單。優必選官方表示,截止目前,其Walker系列人形機器人已獲得近5億元合同,部分訂單將於2025年內完成交付。10月16日,智元機器人舉行線上直播發佈會,正式發佈新一代工業級互動式具身作業機器人智元精靈 G2。據悉,目前,精靈G2已獲數億元訂單,並已開啟首批商用交付。樂聚機器人在7月下旬宣佈獲得8295萬元訂單;眾擎機器人與多倫多科技簽訂戰略合作,約定三年內採購規模不少於2000台;松延動力N2總訂單量累計突破2500台。銀河通用解決方案已開始規模化落地,今年將應用千台左右。基本上今年還能獲得融資的機器人企業,多少都會有幾百台上千台等級的合作訂單,商業化跑起來的訴求可以說是第一位。據天眼查的統計資料,宇樹今年截至目前中標了25個公開採購項目,已經接近了2024年全年32次的中標訂單總量。從中標數量來看,宇樹科技獨佔鰲頭,以7次直接中標位居第一。並且,在很多由整合商中標的項目中,宇樹科技的機器人也作為標準裝置被整合入內,成為方案的一部分。毫無疑問宇樹仍然是行業老大,但針對宇樹的拷問和質疑越來越多。作為行業領軍企業怎麼能夠不在機器人“大腦”和“靈巧手”方面領先呢?以國企和高校訂單為主的宇樹是否能夠代表商業化的未來?馬斯克的柯博文(Optimus)機器人每次出現要麼驚豔全場,要麼在機器人產業鏈中帶來足夠的驚喜,拓展行業的邊界和高度,而宇樹又帶來了什麼?當宇樹科技進入IPO處理程序,“行業有泡沫” 的聲音在業內此起彼伏,甚至有人當面追問王興興對估值的看法。他的回應直接且篤定:“從未來看現在是沒有泡沫的。” 若對照同期海外估值水平,這番判斷並非亂說,不久前Figure 完成C輪融資後,估值飆升至390億美元(折合人民幣近2700億元),反觀國內頭部機器人廠商,即便身處第一梯隊,百億級估值與之相比,反倒顯得格外 “保守”。市場希望宇樹能夠拿出一些眼前一亮的東西,迅速催化行業打破外界對於機器人行業的質疑。有行業人士認為,宇樹缺乏核心壁壘,最多是運動演算法相對強一些,並且產品缺乏應用場景。今年二月份,一度還傳出過有投資機構按照上輪估值急售宇樹科技股權的消息。這種看法並非空穴來風,智元機器人一年的大模型研發投入接近4~5 億元,而宇樹過去三年的研發支出總額大約3.5 億,其中80% 用在硬體上,演算法投入不足總額的20%。雖然今年以來宇樹推出了自己的UnifoLM-WMA-0世界模型-動作架構,但跟當前主流的VLA(視覺—語言—動作感知智能)架構頗有些格格不入。王興興甚至直言批評VLA不會是出路,當前VLA模型在真實世界互動中的資料質量和數量均不足,即使輔以強化學習(VLA+RL),仍難以實現高效收斂,導致訓練成本高企,難以實現通用性任務的突破。從長遠來看,四足機器人的天花板畢竟很有限,而在人形機器人方面,雖然宇樹在硬體性能、成本控制、量產能力上明顯領先,但在AI模型研發上相對保守,而AI模型競爭又是日新月異不計投入的,這樣的宇樹如何擔當行業老大哥的責任?當下的宇樹正面一點看可以說是“務實”,但另一方面也可以說“過於保守”。宇樹似乎早就準備好了上市的路徑,在產品研發階段就開始考慮單價和利潤率的問題,這樣做也不能說就不對。如果接下來面臨的是行業泡沫破裂,那宇樹就是有先見之明,如果接下來研發大爆發進入新的階段,以宇樹目前的投入很有可能會跟不上。宇樹對手Figure,估值2700億元01、Figure 03驚豔全場當地時間10月9日,美國人形機器人Figure AI正式發佈旗下第三代人形機器人Figure 03。在上個月剛剛完成10億美元C輪融資的Figure,已經憑藉390億美元(約2700億元人民幣)的投後估值成為了目前全球範圍內估值最高的人形機器人企業。相較於前兩代人形機器人,Figure 03在外形、結構設計、能源管理等方面都有顯著的區別。外觀上,Figure 03和前兩代機器人最大的不同是,Figure 03穿上了衣服。根據Figure發佈的視訊,新一代的產品被灰色織物覆蓋,隱藏了內部的電纜和機械架構。視訊中,Figure 03展現了五套左右的不同“穿搭”,相比前兩代機器人更具“活人感”一些。Figure公司強調:“公司對家用市場的關注,絲毫不削弱Figure 03在商用市場的潛力,通過解決家庭環境的多變性和難處理性,Figure正在開發一款能夠勝任各類工作的通用性產品。”Figure 03還被官方明確標註 “為大規模應用設計”,其BotQ產線已具備年產10萬台的能力。看上去距離落地就只剩下量產了。但真的會有這麼順利嗎?02、又是一次超前宣傳挪威機器人企業1X Technologies的創始人Bernt Bornich轉發了Brett Adcock(Figure CEO)的推送,並表示:“模仿仍是最真誠的奉承,品味難以偽造”。在Bernt Bornich轉發的內容中,織物布料覆蓋住了機器人的機械外表,和1XTechnologies在去年8月份推出的機器人Neo思路有些相似,意指抄襲自家產品。抄襲可以說是“心有靈犀”,倒也算不上太大問題。更大的問題,Figure機器人過於神秘,外界難以判斷其真實進度。畢竟這麼長時間,Figure都沒有一款真正的產品做過線下實體展示,大家所有瞭解的資訊都只能通過官方發出的demo視訊。面對網友的搖操質疑,Figure CEO直接下場喊話:“視訊中沒有任何動作是遙控的。”有記者見證了 Figure 03 成功將物品放入洗碗機,清理桌面雜物。不過,疊T恤依舊還是不行,這也是當下人形機器人的通病,儘管 demo 很精彩,但離“全自主家務機器人”還有很長一段距離。在接受 TIME 的採訪時,Adcock 自己也承認:“我們希望這台機器人能在你家中自主完成大多數任務,全天候工作。我們還沒做到這一點。我們認為 2026 年可以實現,但這需要巨大努力。”Figure被質疑“名不副實”已經不是第一次了,今年4月初《財富》雜誌就曾“質疑其與寶馬公司的合作”,存在嚴重誇大乃至虛假宣傳。截至今年三月,Figure的人形機器人只在非生產時段進行簡單的零件搬運訓練,主要承擔的工作是“用雙手從物流集裝箱中拾取零件,並將其放置在一個夾具上”。對此,Brett Adcock則表達了自己的憤怒,表示要起訴《財富》雜誌和報導記者,對Figure產生不利的影響。《財富》的這篇報導,從後續來看並沒有對Figure產生過多影響,因為行業普遍存在“輿論先行,邊做邊測”的問題,乃至馬斯克的Optimus都有這樣的情況。目前有報導,特斯拉Optimus項目也已遭遇波折,原定2025年5000台量產目標一直傳出或將被迫延期的消息。據悉暫停的主要原因是硬體問題尚未解決,包括關節電機過熱、靈巧手載重能力不足、電池續航能力不足等。除了硬體之外,更難的是人形機器人在工業場景的商業模式很難跑通。因為人形機器人在A企業定製的人形機器人工作方案,未必適合B企業,導致人形機器人產品缺乏標準化生產運作,令企業投入產出比相對較低。此外,還有資料孤島效應大”(裝置獨立工作以及工序間資料互不流通),資料難以出廠等問題。家庭場景是兆美元市場沒錯,但更寬泛和非標的需求也足以勸退諸多初創機器人企業。掃地機器人行業是一個有著幾十年歷史的悠久行業,目前仍然存在著感知能力有限,物品識別時有錯誤發生。有了VLA模型的家用機器人能好上不少,但是也做不到100%理解任務指令,任務泛化能力差,所以Adcock才會認為到了2026年Figure才有可能實現完成多數任務。真實訂單真的很重要嗎中外目前的知名機器人企業都存在著特定客戶的問題,要麼是高校,要麼是有投資合作關係的企業。除了宇樹之外,加速進化、星海圖等機器人企業也在高校與科研院所頻頻現身,例如加速進化的機器人成為RoboCup高校隊伍的“標配”,星海圖的機器人成為李飛飛團隊的“座上賓”。10月,Optimus人形機器人出席迪士尼電影《創:戰神》首映禮的視訊。在視訊中,Optimus表演功夫,與影星傑瑞德・萊托同框切磋。更早一些,Optimus還跳起各類調皮舞蹈。優必選的Walker S人形機器人,在蔚來合肥基地中主要進行的是門鎖檢查、座椅安全帶檢測等任務,亞馬遜和DHL等國際企業也在測試人形機器人用於倉儲揀選。智元機器人通過與富臨精工、中移資訊、藍思科技等上市公司合資建廠,投資產業鏈企業。這些應用場景仍以試點或小規模部署為主,覆蓋的行業和任務類型有限,遠未達到“遍地開花”的程度。這類需求也一直被斥責為“偽需求”,並非產業真實需求,屬於被喂養和補貼出來的需求。這類問題首先會被擺在宇樹面前,面對這類疑問,王興興沒有迴避,反而主動界定科研需求的價值。王興興表示“以宇樹科技為代表研發的教育端機器人、人形機器人產品等已走進全球近千所高校,並產生3000多篇卓越技術論文”。客觀來說,每次基礎科技變革,都離不開官方背景的長期資本投入。日本機器人產業的崛起就離不開政府和巨頭企業的早期支援。20世紀70年代,日本政府通過專項基金、稅收優惠等方式鼓勵機器人研發和應用,川崎重工、安川電機等巨頭紛紛佈局,最終使日本成為當時全球工業機器人強國。美國半導體產業的發展也是如此。早期來自國防部的訂單為半導體企業提供了穩定的市場需求和技術迭代機會,幫助它們度過研發投入大、商業應用不確定的高風險階段。客觀來說截至目前,人形機器人行業依然停留在“試點”“POC驗證”“正在跑起來”等模糊表述。真正能穩定運行、創造可觀商業價值的人形機器人,或許仍未出現。但邁出實驗室走向具體應用場景,仍然值得讚美。因為沒有大量客戶使用,就難以產生真實資料和各種反饋,產品迭代往往也會脫離實際,恐怕很難形成真正的商業飛輪循環。正如麥高證券在4月份發佈的一份研報中所指出的,正是因為國內機器人行業足夠熱門有大量資金關注,中國人形機器人核心零部件才能實現系統性突破,僅少數高端晶片尚存進口依賴。當電機、感測器、靈巧手等一些難點硬體可以標準化通用化之後,只需要等待機器人行業的奇點出現,爆發那就是早晚的事。寫在最後有媒體指出,現在做手機、做螢幕、賣白酒的、做汽車的都在扎堆造機器人,機器人的門檻已經低到“誰都能幹了”。這樣一幕場景,過去在手機和汽車行業都輪番上演,這並非是手機和汽車行業技術含量低的問題,而是國內產業鏈高度成熟,產業鏈企業已經可以獨立完成關鍵的“眼睛”和“身體”研發,當標準化之後賣給誰區別就很小了。機器人行業目前還是存在共識的,那就是機器人的“大腦”才是價值的80%,至於怎麼實現爭議頗大,無論是端到端還是VLA還是別的架構,都還沒有展現出巨大的優勢,現在去討論宇樹還是智元更領先,意義不是很大。 (首席商業評論)
Figure AI發佈最新人形機器人
Figure 03具備更精密的手部結構,能感知微小壓力,實現精細操作,並內建攝影機提供視覺反饋。當地時間周四(10月9日),美國人形機器人初創企業Figure AI在官網發佈了公司第三代人形機器人“Figure 03”。在6分19秒的介紹影片中,Figure 03可以進行端茶送水、與寵物玩耍、整理房間、洗盤子、將衣物放入洗衣機等家庭工作,也可以擔任酒店前台、送快遞、分揀包裹,甚至擔當宴會上的服務生。在這些活動中,Figure 03的動作表現絲滑,較上一代有明顯提升。外形上看,Figure 03整體外層由織物覆蓋而非金屬結構,公司稱,軟質包覆層可輕鬆拆卸、更換、清洗,還可搭配多種服飾。介紹影片著重反映了Figure 03更為精密的手部結構。新聞稿表示,其手指更柔軟、更具順應性,接觸面積更大,能穩定抓取各種形狀與大小的物體。公司指出,每個指尖能感知僅3克壓力(相當於一個回形針的重量),以區分“穩定握持”與“即將滑落”的狀態,從而實現精細的操作控制。另一個六秒的視訊顯示, Figure 03可以用不同的手勢分別拿起一個番茄、一顆雞蛋和一張撲克牌,並輕輕放下。需要指出的是,機器人拿出了一沓撲克牌最上面的一張,凸顯了其手部動作的精細。新聞稿提到,Figure 03每隻手掌均內建廣角、低延遲攝影機,即使主攝影機被遮擋(如伸入櫥櫃或狹窄空間),也能提供近距離視覺反饋,實現持續、即時的自適應控制。公司表示Figure 03的視覺架構經過全面升級,影格率提升一倍、延遲減少四分之一、單鏡頭視野擴大 60%,並具備更寬的景深範圍。這為Helix(Figure AI專有的視覺-語言-動作人工智慧模型)提供了更密集、更穩定的感知輸入流,在家庭等複雜環境中實現智能導航與精確操作。公司表示,為了在家中高效運行,機器人必須在日常環境中與人類無縫協作。因此,相比Figure 02,新機體質量減少9%、體積顯著縮小,更易在家庭空間中移動。Figure 03的電池系統通過了UN38.3國際安全認證,並增加多重防護機制。為了更容易與機器人自然交流,Figure 03升級了音訊硬體系統,以實現更好的即時語音轉換。與Figure 02相比,Figure 03的揚聲器尺寸增加了一倍,功率增加至近四倍,同時麥克風的位置也進行了重新調整,以提高性能和清晰度。機器人腳底內建感應線圈,可通過無線底座以2kW功率充電。在家中,它能自動回到充電位置,自主補能並上傳資料。公司還表示,Figure 03具備10Gbps毫米波資料傳輸能力,能將所有機器人的學習資料高速回傳,實現持續改進,“這使Figure 03成為首個真正能實現‘從像素到動作’端到端學習的人形平台。”新聞稿強調,除了家庭場景,Figure 03同樣適用於商業場景,新驅動器速度提升至2倍、扭矩密度顯著提高,使其能更快地完成物品的搬運與放置。公司還表示,Figure 03是首款從一開始就為高產量製造設計的機器人,幾乎每個零部件都重新設計,以簡化裝配步驟、減少部件數量、降低成本。 (科創板日報)