以机械臂为腿,深谷异构腿足特种机器人赋能深空探索科学研究

发布日期:2025-11-17 浏览次数:189

       为应对深空探索中机器人在复杂非结构化环境下的移动与精准操作挑战,中科深谷与长春工业大学开展深度合作,依托深谷开源智脑系统,开发模块化腿足机器人,创新性地采用以“臂”为“腿”设计,实现了移动平台与操作单元的功能融合,旨在为多模态运动控制、多臂协同作业、极端环境适应等前沿课题提供高灵活、可重构的科研平台,也为未来机器人极端环境作业奠定了技术基础。



突破传统机器人构型,机械臂即腿足

       传统的机器人设计通常是“移动机器人+机械臂”的组合,如在四足底盘上安装一或两条机械臂。但这种构型设计存在功能固定、工作空间受限、系统冗余度低等局限。


       中科深谷模块化腿足机器人创新性地将六自由度工业机械臂作为机器人的“腿足”,实现“手脚合一”,打破了这种界限。这种设计使机器人可以在桁架、不平整面等复杂环境中稳定行走,还能将任意一腿切换为操作臂,实现抓取、搬运等精细任务。




行走与操作功能的合一,极大拓展了机器人的应用边界,为多模态任务执行提供了全新可能。


模块化架构支持灵活重构,适配多类科研场景

      同时,机器人采用高度模块化的关节与结构设计,支持快速拆装与功能重组。系统可在四足行走、三足一臂站立、六轴独立机械臂等多种构型之间灵活切换,适应不同实验场景的需求。这种可重构特性使同一套硬件能服务于步态协调、运动学验证、多臂协同控制等多样化的科研目标。



图:底面装腿-脚垫末端与侧面装腿-夹爪末端构型



基于“智脑”系统构筑软硬一体平台,支持科研创新

       中科深谷基于智脑系统,为该项目提供了从硬件到软件的完整开发环境。


       机器人关节模组集成双编码器、力矩传感器与抱闸装置,重复定位精度达±0.015°,控制周期低至1毫秒,力传感器综合精度为0.1%FS,为高动态场景下的精准控制提供可靠硬件支撑。

图:深谷智脑系统



       系统采用深谷CSPACE实时仿真控制系统作为主控制系统。CSPACE是一套高性能半实物仿真与控制系统,采用EtherCAT总线通信架构,支持基于Matlab/Simulink的模型设计、自动代码生成与实时调参,同时开放C语言接口,便于研究人员开展底层控制算法开发与功能定制,实现“模型-代码-硬件”全链路贯通,为科研提供高度开放的二次开发平台。


从实验室走向太空,面向极端环境应用

       目前,该模块化腿足行走机器人已具备在桁架上行走、地面全地形移动、多臂协同搬运等能力。未来,它将作为关键技术验证平台,用于模拟太空环境中的机器人移动与操作任务,包括舱外设备维护、桁架结构巡检、狭窄空间探测等,为太空行走、深空探测等极端环境应用提供前瞻性技术储备。中科深谷致力于用技术驱动场景智能化变革,自主创新研发的开源智脑系统深度融合具身智能敏捷小脑与垂直应用大脑,内置可迁移算法,面向场景环境逐步形成模块与标准化的一脑多态的应用解决方案。