有骨骼、有肌肉、會排汗。這不是人，這是機器人

人形機器人是機器人領域的一大熱門話題，也是近年來機器人領域中進展最快的方向之一。前有會跑步、會跳躍、會空翻的波士頓動力網紅人形機器人Atlas，今有有骨骼、有肌肉、會排汗的日本JSK人形機器人Kengoro。

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圖1. 人形機器人Kengoro

Kengoro有什麼不同？

機器人種類千千萬萬，縱使人形機器人也非常多，但是其中能夠真正模擬人的身體構造和行為的卻不多，而Kengoro屬於其中一種。Kengoro與其他類似人形機器人的最大不同之處在於：一般的人形機器人依靠安裝在關節中的執行器完成動作；但是Kengoro的116個執行器依靠拉動不同的電線來模仿人體肌肉的收縮。這些「肌肉」甚至像在人體中一樣排列，如圖2所示。Kengoro是JSK Lab的第五代肌肉骨骼人形機器人。它身高1.7米，體重56千克，仿照人體骨骼和肌肉構造，全身共有驚人的108個電機，114個自由度。

圖2. JSK人形機器人Kengoro

為何需要排汗？

人形機器人自身負載非常較大，因此在完成一些擬人動作的過程中，需要大功率、高效率的電機。尤其是在動作過程中，電機耗能較大，隨之產生大量的熱量。為了保證系統的正常有效運行，因此需要對系統進行散熱。

傳統的人形機器人大多採用風冷散熱的方法，比如KAIST的Hubo，Kawada的HRP-2等；部分也會採用水冷降溫的方式，比如JSK的Urata Leg等。一般來說，水冷的效果會更好一些，但是風冷的安裝更加方便一些。

在面對具有108個電機的Kengoro機器人時。首先我們的散熱難度非常大，因為Kengoro需要完成的動作難度很大，瞬時和持續功率都很大，因此會產生大量的熱量。其次可利用的空間非常有限，因為電機和部件非常多，導致Kengoro沒有多餘的大量空間來布置水冷裝置。上述兩個問題限制了水冷和風冷裝置的使用，從而也逼迫科學家們創造新型的散熱方式。而JSK受啟發與人類，選擇了排汗散熱的方式。那麼，機器人到底是如何實現排汗的呢？

如何實現會排汗？

Kengoro的排汗降溫原理其實就跟人類排汗降溫原理一樣，通過水揮發的方式帶走部分熱量。只不過人排汗是從皮膚排出，而Kengoro排汗是從金屬骨架中排出來的。

而這種特殊的金屬骨架通過一種類似於3D列印的激光燒結技術製造。在加工過程中通過改變激光的能量密度從而實現金屬滲透性的控制。如圖3所示，部分區域有間隙也就意味著有好的滲透性，而有些區域非常緊實，則代表滲透性較差。

圖3. 金屬骨架

排汗性能如何？

作為一種新型的排行的方式，目前來看，相對於傳統的水冷降溫還有一定的差距。但是相對於風冷降溫來說，據說降溫效果得到了比較的提升。而且，據實驗可知，Kengoro每喝一杯水，可以保證其平穩運行半天時間。

參考文獻

[1] Asano Y, Kozuki T, Ookubo S, et al. Human mimetic musculoskeletal humanoid Kengoro toward real world physically interactive actions[C]//Humanoid Robots (Humanoids), 2016 IEEE-RAS 16th International Conference on. IEEE, 2016: 876-883.

[2] IEEE Spectrum.https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/humanoids/this-robot-can-do-more-pushups-because-it-sweats

[3] http://www.jsk.t.u-tokyo.ac.jp/research/kenshiro.html

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