人类与人类机器人行走姿态的生物力学比较揭示差异
机器人学
2026-02-26 v1
摘要
实现类人行走运动在四足机器人领域仍具挑战，因生物结构与机械结构存在根本差异。尽管仿照学习方法作为生成自然机器人动作的 promising 方法，但仅复制关节角轨迹无法捕捉人类运动的 underlying 原理。该研究提出 Gait Divergence Analysis Framework (GDAF)，一种统一的生物力学评估框架，系统量化人类与双足机器人之间的运动学和动力学差异。我们将 GDAF 应用于系统比较 28 个行走速度下的人类与人类机器人运动。为实现可重复分析，我们收集并发布了来自最新人类机器人控制器的连续速度人类机器人行走数据集。我们进一步提供开源 GDAF 实现，包括分析、可视化及 MuJoCo 工具，实现对人类机器人运动的定量、可解释且可重复的生物力学分析。结果表明，尽管现代人类机器人控制器生成的运动外观上类似人类，但跨速度仍存在显著生物力学差异。机器人在步态对称性、能量分布和关节协调方面表现出系统性偏差，表明提升人类机器人行走的生物力学忠实性和能量效率仍有广阔空间。该工作提供定量基准用于评估人类机器人行走，提供数据与多功能工具支持开发更类人且能量更高效的行走控制器。该数据与代码将在论文接受后公开。
引用
@article{arxiv.2602.21666,
title = {Biomechanical Comparisons Reveal Divergence of Human and Humanoid Gaits},
author = {Luying Feng and Yaochu Jin and Hanze Hu and Wei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.21666},
year = {2026}
}