用 3D 打印“柔”出的人形机器人PANDORA
PANDORA 是一台身高 1.9 m、重 49 kg 的开源人形机器人。它最特别的地方在于——大部分结构件直接用 3D 打印的柔性材料做出来，让机身本身“带弹性”，省掉传统执行器里专门的弹簧机构。机身为开源，设计文件全部公开。
图1｜PANDORA 人形机器人整体外观（开源，整机设计发布于 GitLab）
硬件亮点：AM + SM 混合制造
增材+减材混合：
结构件多用 3D 打印（AM），关键关节用少量机加工金属件（SM），兼顾轻量与强度。 零件数砍半：
下半身零件从同门前代的 480–510 个降到 228 个，降幅超 50%，两人 8 小时即可装完。 仿生手臂：
14 自由度，肩/肘/腕模仿人体解剖，腕部可灵巧转动。
图2｜下半身结构：金属与 3D 打印塑料件混合
图3｜运动学设计：各滚转/俯仰/偏航关节与运动范围
控制架构：分层 + 全身控制
底层控制器（LLC）以 1000 Hz 采集编码器/力传感器，通过 EtherCAT 把状态汇总到高层；高层基于 IHMC 开源机器人软件（ORS）运行全身控制器 WBC与脚步/质心规划器，输出期望关节力矩。
图4｜控制系统总览：底层控制器(LLC)→高层控制器(TRS/ORS)
核心概念：结构弹性
传统方案把弹簧塞进执行器；PANDORA 反过来，让连杆本身用柔性材料、在受力时主动变形。好处是减重、降本、免专用柔顺机构；代价是状态估计和全身控制变难——弹性没写进模型。团队用扰动观测器在关节级补偿这种差异。
图5｜结构弹性示意：执行器载荷(红)导致弹性挠曲(橙)
实测：能站能扛，行走仍在攻关
鲁棒平衡：
双脚支撑下，即使操作员从各个方向推挤骨盆，质心(CoM)被扰动后仍能自行回到平衡。 原地踏步：
可连续走出约 5 步，但单腿支撑时弹性导致脚部位移估计偏差增大，目前行走尚不完全稳定。 下一步：
引入卡尔曼滤波融合编码器与力传感器，修正关节位置估计。
图6｜存在骨盆扰动时的鲁棒平衡（CoM 恢复 + 关节力矩跟踪）
结语
PANDORA 用“结构弹性 + 开源”展示了低成本、易迭代的人形机器人新思路：少零件、快装配，又能跑标准全身控制。代价是控制侧要额外补偿弹性——这恰恰是它最有研究价值的地方。整套设计已在 GitLab 开放。
📚 来源说明
论文标题：PANDORA: The Open-Source, Structurally Elastic Humanoid Robot（《开源的结构弹性人形机器人 PANDORA》）
作者：Connor W. Herron, Alexander J. Fuge, Benjamin C. Beiter 等（弗吉尼亚理工大学 TREC 实验室）
机构：Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech), USA · TREC Lab
出处：arXiv:2407.18558v1 [cs.RO]，2024-07-26（预印本）
项目地址：gitlab.com/trec-lab
译注：中文翻译由 AI 辅助完成，仅供学习交流，学术引用请以英文原文为准。
