← 返回论文列表

X2-N：一种具有双模式移动与操作能力的可变形轮腿人形机器人
X2-N: A Transformable Wheel-legged Humanoid Robot with Dual-mode Locomotion and Manipulation

作者: Yan Ning, Xingzhou Chen, Delong Li 等9人
arXiv: 2604.21541v1
分类: cs.RO
📝 论文摘要
轮腿机器人结合了轮式运动的高效性与腿式系统的多功能性，使其能够在连续和离散地形上快速移动。然而，传统设计通常采用固定轮作为足部，且髋关节自由度有限，导致其腿式运动时的稳定性和机动性低于具有平足的人形机器人。此外，现有平台大多缺乏配备双臂的完整上半身，这限制了其执行灵巧操作任务的能力。 本文提出X2-N——一种具有双模式运动与操作能力的高自由度可变形机器人。X2-N既能以人形和轮腿两种形态运行，又能通过关节重构在两者间无缝切换。我们进一步提出一种基于强化学习的全身控制框架，该框架针对这种形态特性设计，实现了混合运动、形态变换与操作任务的统一控制。我们在多项具有挑战性的运动与操作任务中验证了X2-N的性能，包括动态滑冰式运动、爬楼梯和包裹递送。结果表明，X2-N具有高运动效率、强地形适应性以及稳定的运动-操作协同能力，凸显了其在实际部署中的潜力。

📊 核心分析

🎯 研究动机
现有轮腿机器人通常采用固定轮子作为足部，且髋部自由度(DoF)有限，导致腿部运动时的稳定性和机动性低于具有平足的人形机器人；同时，大多数平台缺乏完整的上半身和手臂，限制了其执行灵巧操作任务的能力。因此，需要一种兼具高机动性、高稳定性和灵巧操作能力的机器人。
🔧 核心方法
提出了一种高自由度(DoF)的可变形机器人X2-N，能够在人形(humanoid)和轮腿(wheel-legged)两种形态之间通过关节重构无缝切换；并设计了一个基于强化学习(reinforcement learning, RL)的全身控制框架，实现对混合运动、形态变换和操作的统一控制。
💡 核心创新
核心创新在于：1) 机器人本体设计上实现了人形与轮腿双形态的无缝切换，兼具轮式的高效性和腿式的灵活性；2) 提出了针对这种混合形态的强化学习(RL)全身控制框架，能够统一控制混合运动、形态变换和操作任务，突破了传统轮腿机器人仅能单一模式运动的局限。
🏆 总体贡献
该论文首次展示了具有完整上半身和双形态切换能力的高自由度(DoF)轮腿人形机器人，并通过强化学习(RL)实现了高效运动、强地形适应性和稳定的运动-操作协同性能，为轮腿机器人在真实场景中的部署提供了新的技术路径和验证案例。