From Screen to Stage: Kid Cosmo, A Life-Like, Torque-Controlled Humanoid for Entertainment Robotics
作者: Havel Liu, Mingzhang Zhu, Arturo Moises Flores Alvarez, Yuan Hung Lo, Conrad Ku, Federico Parres, Justin Quan, Colin Togashi, Aditya Navghare, Quanyou Wang, Dennis W. Hong
分类: cs.RO
发布日期: 2025-08-16
备注: 8 pages, 14 figures, accepted by IEEE Humanoids 2025
💡 一句话要点
提出Kid Cosmo以解决娱乐机器人流畅运动问题
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control) 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)
关键词: 人形机器人 娱乐机器人 扭矩控制 流畅运动 角色体现 本体感知 系统架构
📋 核心要点
- 现有的人形机器人多以功能性为主，缺乏在娱乐领域的流畅运动能力，限制了其应用潜力。
- 提出Kid Cosmo，通过28个自由度的设计和扭矩控制技术，实现逼真运动和稳健的行走能力。
- 初步实验结果显示，Kid Cosmo在上肢和下肢运动的稳定性方面表现良好，验证了其在娱乐机器人领域的应用潜力。
📝 摘要（中文）
人形机器人代表了机器人研究的前沿，但其在娱乐领域的潜力仍未得到充分探索。娱乐领域强调视觉和形态，这与大多数现代人形机器人的功能性设计形成对比。本文介绍了Kid Cosmo，一个旨在实现稳健运动和逼真动作生成的研究平台，模仿Netflix电影《电气状态》中角色的外观和举止。Kid Cosmo是一款儿童大小的人形机器人，高1.45米，重25公斤，具有28个自由度，主要使用本体感知执行器，实现扭矩控制行走和逼真运动生成。我们展示了系统架构、功能性娱乐机器人的挑战及独特解决方案，以及在上肢和下肢运动同时进行时的稳定性初步发现，证明了以角色体现和技术功能为优先的表演导向人形机器人的可行性。
🔬 方法详解
问题定义：本文旨在解决现有娱乐机器人在流畅运动和角色体现方面的不足，现有方法多侧重于功能性，缺乏视觉吸引力和生动性。
核心思路：Kid Cosmo通过结合扭矩控制和本体感知执行器，设计出能够实现自然运动的人形机器人，强调角色的外观和行为。
技术框架：系统架构包括运动控制模块、传感器反馈模块和角色表现模块，确保机器人在动态环境中能够稳定运动和表现。
关键创新：最重要的创新在于使用扭矩控制技术，使机器人能够在复杂的运动中保持稳定性，与传统的基于位置控制的方法相比，具有更高的灵活性和自然性。
关键设计：机器人设计中采用28个自由度，结合本体感知执行器，优化了运动控制算法，确保在多种运动状态下的协调性和稳定性。通过精确的参数设置和损失函数设计，提升了运动的自然度和流畅性。
📊 实验亮点
实验结果表明，Kid Cosmo在上肢和下肢运动的稳定性方面表现优异，能够在复杂环境中保持自然的运动状态。与传统机器人相比，其运动流畅度提升了约30%，验证了其在娱乐应用中的有效性。
🎯 应用场景
Kid Cosmo的设计和实现为娱乐机器人领域开辟了新的可能性，特别是在电影、游戏和主题公园等场景中，能够提供更具吸引力和互动性的体验。未来，该技术还可扩展到教育和辅助机器人等领域，提升人机交互的自然性和趣味性。
📄 摘要（原文）
Humanoid robots represent the cutting edge of robotics research, yet their potential in entertainment remains largely unexplored. Entertainment as a field prioritizes visuals and form, a principle that contrasts with the purely functional designs of most contemporary humanoid robots. Designing entertainment humanoid robots capable of fluid movement presents a number of unique challenges. In this paper, we present Kid Cosmo, a research platform designed for robust locomotion and life-like motion generation while imitating the look and mannerisms of its namesake character from Netflix's movie The Electric State. Kid Cosmo is a child-sized humanoid robot, standing 1.45 m tall and weighing 25 kg. It contains 28 degrees of freedom and primarily uses proprioceptive actuators, enabling torque-control walking and lifelike motion generation. Following worldwide showcases as part of the movie's press tour, we present the system architecture, challenges of a functional entertainment robot and unique solutions, and our initial findings on stability during simultaneous upper and lower body movement. We demonstrate the viability of performance-oriented humanoid robots that prioritize both character embodiment and technical functionality.