软响应材料增强人形机器人安全性

人形机器人被设想为人类居住环境中的通用平台，但其部署受限于易坠落且刚性金属塑料结构对人员和周围环境构成风险。我们引入一种软刚性协同设计框架，利用非牛顿流体基软性响应材料增强人形机器人的安全性。该材料在正常相互作用时保持柔顺，但在冲击时迅速变硬，从而吸收并耗散因坠落引起的力量。基于物理的仿真引导保护部件的放置和厚度，并实现主动坠落策略的学习。应用于 42 kg 人形机器人，保护装置显著降低峰值冲击，允许多次坠落且不损坏硬件，包括从 3 米高度坠落以及绕长楼梯翻滚。在多种情境下，该方法提高了机器人的鲁棒性和环境安全性。通过将响应材料、结构协同设计和基于学习的控制相结合，本工作推动了面向行业的人形机器人实现安全交互。