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8月19日，宇树科技晚间发布海报，预告关于新机器人的关键数据。海报展现了一个新机器人的剪影，该机器人高度 180 厘米，并配文「31 joint DOF（6*2+3+7*2+2）」。
宇树科技即将推出的新型人形机器人拥有令人印象深刻的31个关节自由度和180cm的身高，其动作的灵活性和优雅性表明了该公司在机器人技术领域的显著进步。这种设计使机器人能够执行复杂的任务，比如芭蕾舞动作，这在机器人领域是一个重要的里程碑。
1. 关节设计与自由度：
- 高自由度： 31个关节自由度是实现灵活和优雅动作的基础。每个自由度通常对应一个电机或驱动器，能够独立控制关节的运动。高自由度允许机器人执行复杂的运动轨迹，模仿人类的动作。
- 关节类型： 机器人可能采用多种类型的关节，包括旋转关节、线性关节、球面关节等。例如，宇树科技的专利中提到了一种高集成度高性能机器人关节单元，该关节单元通过在电机转子或减速器总成的输出端和齿圈之间加入摩擦打滑装置，实现对减速器总成所承受的力矩进行限制，从而防止减速器本身因为承受来自电机端或关节单元输出端的较大力矩而导致减速器的损坏。这种设计可以提高关节的耐用性和安全性。
- 关节排列： 关节的排列方式（例如串联、并联）会影响机器人的运动范围和精度。一种高度集成的机器人双关节单元，其第一电机及减速器总成和第二电机总成均设于第一输出连杆内侧，减少了外部环境的干涉，使得机器人在运行过程中更加安全。这种设计可以减小关节的惯量，提高运动的响应速度。
2. 驱动系统：
- 电机： 机器人通常使用伺服电机、步进电机或直流无刷电机（BLDC）作为驱动器。电机的选择会影响机器人的力量、速度和精度。宇树科技的专利中提到了一种关节动力单元，将电机单元和减速器单元有机的耦合起来，大大缩短了关节动力单元的轴向尺寸，并使关节动力单元的整体结构更加紧凑。
- 减速器： 减速器用于降低电机的转速，并增大输出扭矩。常用的减速器类型包括谐波减速器、RV减速器和蜗轮蜗杆减速器。宇树科技的专利中提到，关节单元开设轴孔，使得在结构紧凑，力矩/重量密度大的前提下，实现了中空结构，方便关节单元实际应用时中空走线或者穿接别的零部件，从而提升了关节单元的集成度。
- 传动机构： 除了减速器，可能还需要其他传动机构（例如齿轮、连杆、丝杠）来将动力传递到关节。宇树科技的专利中提到了一种机器人组合关节单元，包括第一电机及减速器总成、第二电机及减速器总成和第一输出连杆，第一电机及减速器总成和第二电机及减速器总成分别轴向设于第一输出连杆的侧部。
3. 传感系统：
- 位置传感器： 用于检测关节的角度或位置，常用的类型包括编码器、电位器和霍尔传感器。
- 力/扭矩传感器： 用于检测关节受到的力或扭矩，用于力控或平衡控制。
- 惯性测量单元（IMU）： 用于检测机器人的姿态和运动状态，常用于平衡控制和导航。宇树科技的新机器人可能采用了更先进的算法，使其在行走、平衡、抓取等动作上表现得更加流畅和稳定。
- 视觉传感器： 用于环境感知和目标识别，常用的类型包括摄像头和深度相机。新机器人的传感器配置很可能得到了升级，使其能够更好地感知周围环境，并做出快速反应。
4. 控制系统：
- 主控制器： 负责机器人的 overall 控制，包括运动控制、传感器数据处理、任务规划等。
- 关节控制器： 负责单个关节的控制，包括电机驱动、位置控制、力控等。
- 通信系统： 负责主控制器、关节控制器和传感器之间的数据通信。
- 软件算法： 包括运动学和动力学算法、轨迹规划算法、控制算法（例如PID控制、模型预测控制）、平衡控制算法、步态规划算法等。31个自由度的机器人需要精密的运动控制算法来协调各个关节的运动。宇树科技可能采用了更先进的算法来实现机器人的灵活和优雅动作。
5. 结构设计：
- 轻量化： 机器人的结构需要尽可能轻便，以减少能耗和提高运动速度。宇树科技的专利中提到了一种机身关节防撞结构，能够在机器人遭受冲击时保护机身关节和其它零部件的安全，同时简化了机器人的结构，有利于轻量化。
- 刚度： 机器人的结构需要具有足够的刚度，以保证运动的精度和稳定性。
- 人机工程学： 机器人的外形和尺寸需要符合人机工程学原理，以便于人类与机器人进行交互。
- 防护： 机器人的结构需要具有防护措施，以防止外部环境对机器人造成损害。宇树科技的专利中提到了一种关节内走线结构，通过设置能够绕设线缆的卷线件或卷线体，使得线缆能够从绕线部上绕出或绕接在卷线部上，从而有效减少线缆的无规则堆叠，保证线缆在往复旋转过程中始终保持整齐、不卡线。
6. 材料与制造工艺：
- 材料： 机器人的结构材料需要具有高强度、轻质、耐腐蚀等特性。常用的材料包括铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等。
- 制造工艺： 机器人的制造工艺需要精确可靠，常用的工艺包括CNC加工、3D打印、注塑成型等。一种机器人集成关节单元，电机组件及关节连杆不需要预留专门的穿线孔以及线缆安置机构，使其结构更加可靠；进一步提升了双关节单元的集成度，降低了关节单元的轴向尺寸，结构更加美观。
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