引言
在机器人技术高速发展的今天，双足机器人因其类人形态与运动方式，被视为未来服务、救援、陪伴等领域的关键载体。然而，要实现其真正落地与应用，仍面临诸多挑战：传统结构导致运动笨重、能耗高；步态规划僵硬、适应性弱；在复杂场景中难以实现稳定行走与智能操作。这些痛点不仅限制了机器人的实际效能，也延缓了其从实验室走向实践落地的步伐。
之江实验室智能机器人研究中心针对这些核心难题，依托高精度、多模态的机器人运动分析与评估实验平台，开展系统性攻关。通过融合光学动作捕捉、三维力学测量、肌电与惯性传感等先进技术，该平台不仅能全方位捕捉机器人运动中的力学与姿态数据，更能为算法优化与控制策略提供真实、可靠的实验依据。
面对双足机器人研发的核心挑战，赢富仪器为之江实验室提供的具身智能数据解决方案，已成为实现其运动性能突破与智能化升级不可或缺的核心技术支撑。
客户名称：之江实验室
项目名称：智能机器人研究中心
研究方向：双足机器人相关运行算法研发及改进研究
核心设备配置
Qualisys Arqus A12三维运动捕捉系统（48台A12摄像机+4台彩色相机）
Kistler 9260AA6Q02三维压电式测力台8块
Bertec FIT三维测力台
Cometa Pico无线表面肌电测试系统
Xsens MVN Link惯性运动捕捉系统
方案技术亮点
该机器人运动分析与评估实验平台主要包含光学运动捕捉系统、三维测力台、三维测力跑台、肌电惯性信号测试仪设备，服务于智能机器人本体、双足机器人、无人机、人机协作等相关对象的运动性能、智能化水平的测试与评估工作。可以进行单个或多个对象间位置、速度、加速度、力学性能等的测试与性能评估。该平台可为足式、移动式以及飞行机器人等系统提供信息获取途径并为群体控制、智能规划与决策等方向提供算法研究平台。
项目意义
之江实验室“高性能双足机器人及实景化应用”重大项目通过光学动作捕捉、三维测力、三维测力台、肌电信号、惯性传感等多模态数据融合，为机器人运动性能评估、智能算法开发、人机交互研究提供了高精度、高可靠性的测试环境，实现全维度运动分析，致力于解决当前双足机器人面临的本体能力弱、智能水平低和实际应用少等挑战，通过开展高性能双足机器人本体开发、多模态交互意图理解与自主决策、非结构化场景任务应用验证等研究，打造具有高运动性能与高智能水平的双足机器人本体平台，实现非结构化场景机器人自主决策与作业的应用，推动智能机器人关键共性技术的突破与机器人产业的发展。专注于以下几个方向：
1、人形机器人拟人化全身运动技巧学习算法与仿生多层控制系统研究
2、具有扰动自恢复及地形自适应能力的仿人机器人腿部机构
3、基于人体运动力学数据驱动的腿-足协调机理解析与运动能效调控研究
4、机器人通用多模态知识表达和计算
相关成果资料
1、Zhou, H., Lv, H., Wang, R. et al. Revitalizing Human-Robot Interaction: Phygital Twin Driven Robot Avatar for China–Sweden Teleoperation. Chin. J. Mech. Eng. 36, 124 (2023).
https://doi.org/10.1186/s10033-023-00956-9
摘要：本文针对数字物理孪生这一新型人机交互范式展开了初步思考与探讨，内容涵盖初步框架、组成部分以及验证案例。现有人机交互范式正处于过渡阶段，多种使能技术为相关概念框架的拓展与丰富提供了支持。在本文中，数字物理孪生促进了人类与机器人化身之间的交互。其中，机器人化身能够替代人类执行多项任务，并提供更丰富的感知、反馈与认知体验。特别值得一提的是，研究已通过跨大陆远程操作完成了操作案例。随着人们对连接物理现实与跨空间物理现实的意识不断增强，可以预见数字物理孪生将颠覆传统观念，融入下一代人机交互范式。
研究背景及目的：虚实孪生体(Phygital Twin)是数字世界与物理世界融通的沉浸式互联孪生体，是数字经济与实体经济融合的高级形态。本着以人为本的理念， 虚实孪生体通过创新集成新一代信息技术，加速人机交互的信息化、数字化和智能化进程，旨在利用虚实互促引领下一代信息技术发展，推动人机交互范式演变。
验证方法：虚实孪生体包括人、物理系统和网络系统三大组成，操作员负责感知、决策、交互和控制。本研究在惯性动作捕捉设备上集成了反馈器件，具备人体运动数据采集和交互反馈的功能。机器人是人类的物理化身，执行交互和操作任务。本研究中的双臂协作型机器人包括两条六自由度的Kinova Jaco2机械臂，能够跟随人体手臂运动执行任务。同时，安装在机器人头部的深度相机实时将操作现场的视频数据流传输至操作人员端，机器人的柔性电子皮肤可以感知迫近信息，反馈给操作者端。操作人员端与机器人端通过有线或无线方式连接至各自的局域网，基于云端服务器建立远程通信，确保操作人员和机器人交互数据的传输。基于人体位姿和人机运动映射策略，将操作人员的位置和姿态信息映射至机器人端，执行目标任务。
论文结论：虚实孪生体是一种新兴的人机交互范式，旨在促进以人为本的人机关系发展。本文对其展开初步思考和讨论，并基于 虚实孪生体，搭建了中国-瑞典跨洲际远程人机交互应用系统，由位于亚洲的机器人化身代替远在欧洲的操作人员完成多项任务。
