一文读懂!人形机器人配件大揭秘:减速器、传感器等热门概念

玛尼的钢琴 2025-02-20 20:58:48
人形机器人成本拆解及潜在供应商

谐波减速器——“关节密码”

减速器主要有谐波、行星、RV 减速器三种类型,其中谐波减速器是人形机器人的主流选择。其由波发生器、柔轮、柔性轴承和刚轮四个基本构件组成,基于行星齿轮传动原理工作。波发生器装入柔轮使其撑成椭圆,长轴处柔轮与刚轮齿完全啮合,短轴处完全脱开,随着波发生器转动,柔轮变形,与刚轮啮合状态不断变化,实现柔轮相对刚轮反向缓慢旋转。

谐波减速器特点显著:结构简单,仅三个主要构件,输入输出轴同轴线,零件少且安装方便;体积小、重量轻,相同输出力矩下,体积可减小 2/3,重量减轻 1/2;传动比大,单级可达 70 - 500,多级超 30000;运动精度高,传动误差约为普通圆柱齿轮传动的 1/4,可无侧隙啮合,适用于反向转动;还能在密闭空间传递运动,利用柔轮柔性实现特殊功能,满足人形机器人空间、重量、精度等多方面需求。

丝杠:灵巧手的 “幕后英雄”

丝杠是机械传动关键元件,能将旋转运动与直线运动相互转化,为设备精确运动控制提供基础。其主要由螺杆和螺母组成,螺杆旋转时螺母直线移动,反之亦然。

丝杠类型多样,普通丝杠结构简单、成本低,靠滑动摩擦传动,效率30% - 60%,易磨损,适用于精度、效率要求不高的场合;精密丝杠精度达微米级,制造工艺先进,用于对精度要求极为苛刻的领域,如光刻机、三坐标测量仪,但成本高;滚珠丝杠应用最广,靠滚珠滚动降低摩擦,传动效率超90%,精度高、速度快、可逆性好,能满足人形机器人精细操作需求,不过制造复杂、成本高,受冲击时滚珠和滚道易磨损;行星滚柱丝杠是新型高精度传动丝杠,螺母和丝杠间用螺纹滚柱传递载荷,承载能力强、刚度高、寿命长,适用于人形机器人受力大的部位,虽成本高、技术壁垒高,但随着技术发展,应用前景广阔。

力矩传感器:机器人的 “感知心脏”

力矩传感器,又称扭矩、扭力、转矩传感器,能精准感知和检测旋转或非旋转机械部件上的扭转力矩,工作原理基于应变效应、电磁感应原理、磁致伸缩效应等。如基于应变效应的传感器,弹性轴受扭力变形,使应变片电阻改变,经惠斯通电桥等转换为与扭矩成正比的电信号实现测量。

近年来,力矩传感器技术创新突破,MEMS技术应用是重要里程碑。MEMS力矩传感器利用微机电加工技术,将多种功能集成于微小芯片,具备体积小、成本低、灵敏度高等优势。像安培龙与天机智能合作研发的基于MEMS硅基应变片+玻璃微熔工艺的产品,可用于机器人关节模组,实时感知关节扭矩与控制末端力,提升机器人安全和交互性能,满足工业、协作机器人等需求。西安交通大学团队开发的基于电容检测原理的三明治结构MEMS六轴力/力矩传感芯片,采用解耦结构实现全方向力/力矩高精度解耦检测,在机器人触觉感知和生物医学领域前景广阔。

形机器人配件热门概念大起底

机器人细分概念

四大板块包括:

机器人的小脑神经网络:类比于人脑小脑,指助力机器人运动控制与感知处理的神经网络技术。相关企业聚焦该领域研发,利用先进算法和技术,使机器人能精准执行任务、灵活应对复杂环境,提升自主决策与行动能力。机器人轻量化:通过采用镁铝合金、PEEK材料等轻质且高性能材料,减轻机器人自身重量,提升能源利用效率和运动灵活性。不仅降低运行成本,还便于搬运和部署,增强机器人在多场景的适用性。机器人特殊钢:具备高强度、高耐磨性和良好韧性等特性的特殊钢材,用于制造机器人关键部件,确保机器人在复杂工况下稳定运行,提升其负载能力和使用寿命,是保障机器人质量和性能的重要基础材料。机器人电子皮肤:赋予机器人触觉感知功能的材料与技术,模拟人类皮肤感知外界刺激。相关企业研发的电子皮肤,可让机器人感知压力、温度等信息,实现更安全、精准的人机交互,拓展机器人应用场景。

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