機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)
關(guān)注創(chuàng)建者：小象電動(dòng) 創(chuàng)建時(shí)間：2022-11-08
機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的實(shí)例教程
1、 行業(yè)背景
1) 人形機(jī)器人概述
2023年10月，國(guó)家發(fā)布了《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》，指出人形機(jī)器人是科技競(jìng)爭(zhēng)的新高地和未來(lái)產(chǎn)業(yè)的新賽道，具有巨大發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。從關(guān)鍵技術(shù)、重點(diǎn)產(chǎn)品、場(chǎng)景應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)生態(tài)和支撐能力五個(gè)方面全面推動(dòng)人形機(jī)器人行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
人形機(jī)器人的關(guān)鍵部件包括大腦、小腦、機(jī)械臂和靈巧手，使其能夠感知環(huán)境、控制運(yùn)動(dòng)和執(zhí)行任務(wù)。人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游是電機(jī)、減速器等核心零部件和其他零部件，中游是人形機(jī)器人本體制造，下游是系統(tǒng)集成、銷售與保養(yǎng)，詳見下圖。
（數(shù)據(jù)來(lái)源：公開資料，創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理）
上圖產(chǎn)業(yè)鏈中的各零部件和模塊組成人形機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線性關(guān)節(jié)、靈巧手、感知系統(tǒng)和軀干，其中電機(jī)、傳感器、減速器、絲杠成本占比較大，也是構(gòu)成機(jī)器人的關(guān)鍵零部件。關(guān)節(jié)電機(jī)是人形機(jī)器人的核心部件，負(fù)責(zé)控制各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。
（數(shù)據(jù)來(lái)源： 特斯拉 AI DAY、 Morgan Stanley Research、公開資料、創(chuàng)業(yè)邦研究中心整理）
2) 人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)概述
關(guān)節(jié)電機(jī)為人形機(jī)器人提供精準(zhǔn)的動(dòng)力控制，能夠自然模仿人類的姿態(tài)和動(dòng)作，其主要特點(diǎn)包括：
特點(diǎn)
具體闡述
高精度
? 采用伺服電機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，支持精細(xì)操作和自然行走。
高扭矩
? 提供強(qiáng)大力量和高扭矩，增強(qiáng)機(jī)器人穩(wěn)定性，避免失衡。
靈活性
? 支持多種運(yùn)動(dòng)模式（旋轉(zhuǎn)、傾斜、彎曲），可選不同電機(jī)，提升適應(yīng)性。
展開 人形機(jī)器人的核心動(dòng)作能力高度依賴于關(guān)節(jié)電機(jī)的性能。這些電機(jī)不僅要提供動(dòng)力，還要精準(zhǔn)控制動(dòng)作。目前，人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的主流技術(shù)方案主要包括無(wú)框力矩電機(jī)與空心杯電機(jī)、諧波減速器與行星減速器、力傳感器與電流環(huán)控制等。本文將對(duì)這些技術(shù)方案進(jìn)行對(duì)比分析，并探討未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
（一）關(guān)節(jié)電機(jī)技術(shù)方案對(duì)比
無(wú)框力矩電機(jī) VS 空心杯電機(jī)
諧波減速器 VS 行星減速器
力傳感器 VS 電流環(huán)
（二）技術(shù)路線分析
總的來(lái)說(shuō)，特斯拉目前追求工業(yè)級(jí)性能，適合未來(lái)工廠、家庭助手等高端場(chǎng)景，但成本較高；宇樹則平衡性能與價(jià)格，瞄準(zhǔn)教育、娛樂等中端市場(chǎng)；小米以低價(jià)推動(dòng)普及，通過(guò)生態(tài)鏈擴(kuò)展應(yīng)用（如智能家居聯(lián)動(dòng)）。隨著《人形機(jī)器人電驅(qū)動(dòng)一體化關(guān)節(jié)接口規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)2025年立項(xiàng)，電機(jī)與減速器的兼容性將提升，國(guó)產(chǎn)替代加速。而軸向磁通電機(jī)、更高精度傳感器的應(yīng)用，可能進(jìn)一步突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸。
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展開 軸向磁場(chǎng)電機(jī)給機(jī)器狗帶來(lái)的變化：
1、提高動(dòng)力性能：軸向磁通電機(jī)可以提供更高的動(dòng)力輸出，從而可以滿足機(jī)器狗對(duì)動(dòng)力性能的需求；
2、提高可靠性：軸向磁通電機(jī)可以提供更高的可靠性，從而提高機(jī)器人關(guān)節(jié)的可靠性；
3、提高效率：軸向磁通電機(jī)的高效率和高功率密度將有助于提高機(jī)器狗整體效率，并減少機(jī)器人的能耗；
4、減小體積：軸向磁通電機(jī)的小體積使得他們可以更容易地安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)中，并為更大的空間提供更多的可能性；
5、實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化：軸向磁通電機(jī)的高功率密度和高效率將為機(jī)器人的電動(dòng)化提供更好的技術(shù)基礎(chǔ)。
SEMOTOR擁有自主研發(fā)的軸向磁通電機(jī)及控制算法等核心技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)的電機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)擁有體積小，重量輕，效率高，并可在低轉(zhuǎn)速下輸出大扭矩等特點(diǎn)，特別適用于對(duì)于體積和重量敏感的應(yīng)用領(lǐng)域，用范圍非常廣泛，如電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)機(jī)器人、AGV無(wú)人車、軍事裝備、無(wú)人機(jī)等行業(yè)。
展開 包機(jī)器人研發(fā)中必須考慮控制動(dòng)作的控制器、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)、各個(gè)部件的剛度以及機(jī)器人所用馬達(dá)的慣性比等多種因素。使用“試錯(cuò)（trial and error）”方式或者直接依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人，往往需要先制造出物理樣機(jī)后才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這不僅會(huì)增加研發(fā)的時(shí)間成本，而且還可能會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。借助仿真方法，可以在物理樣機(jī)制造之前，對(duì)機(jī)器人的重要部件進(jìn)行早期評(píng)估和檢查，從而大幅降低研發(fā)的時(shí)間和成本。
ITRI成立于1973年，是一家技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，將RecurDyn的虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人的開發(fā)過(guò)程中。ITRI利用RecurDyn可以設(shè)計(jì)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器，包括電機(jī)、軸承和減速器等各種機(jī)器人的部件。此外，通過(guò)RecurDyn的柔性體建模技術(shù)，可以快速、高效地了解機(jī)器人各種姿態(tài)下的振動(dòng)特性，降低了研發(fā)成本。
展開 包機(jī)器人研發(fā)中必須考慮控制動(dòng)作的控制器、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)、各個(gè)部件的剛度以及機(jī)器人所用馬達(dá)的慣性比等多種因素。使用“試錯(cuò)（trial and error）”方式或者直接依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人，往往需要先制造出物理樣機(jī)后才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這不僅會(huì)增加研發(fā)的時(shí)間成本，而且還可能會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。借助仿真方法，可以在物理樣機(jī)制造之前，對(duì)機(jī)器人的重要部件進(jìn)行早期評(píng)估和檢查，從而大幅降低研發(fā)的時(shí)間和成本。
ITRI成立于1973年，是一家技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，將RecurDyn的虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人的開發(fā)過(guò)程中。ITRI利用RecurDyn可以設(shè)計(jì)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制器，包括電機(jī)、軸承和減速器等各種機(jī)器人的部件。此外，通過(guò)RecurDyn的柔性體建模技術(shù)，可以快速、高效地了解機(jī)器人各種姿態(tài)下的振動(dòng)特性，降低了研發(fā)成本。
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機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的最新內(nèi)容
時(shí)間：5月26日，14:30-15:15
合作伙伴：深圳市摩爾芯創(chuàng)科技有限公司
地點(diǎn)： 線上
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5月27日 | 機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化
簡(jiǎn)介：AI 人形機(jī)器人已成為當(dāng)前人工智能應(yīng)用的關(guān)鍵市場(chǎng)，而關(guān)節(jié)模塊正是實(shí)現(xiàn)平順、仿生運(yùn)動(dòng)的核心技術(shù)。
當(dāng)人形機(jī)器人價(jià)格跌破4萬(wàn)元大關(guān)，背后是一場(chǎng)由微米級(jí)零件驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)變革
展會(huì)聚焦：人形機(jī)器人邁入“量產(chǎn)革命”時(shí)代
2025北京世界機(jī)器人大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，價(jià)格與性能的雙重突破成為主旋律：宇樹Unitree R1售價(jià)下探至3.99萬(wàn)元，眾擎輕量化機(jī)型SA02定價(jià)3.85萬(wàn)元起，引爆消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)期待。這背后是核心零部件國(guó)產(chǎn)化的里程碑成就-
l 靈巧手成本驟降：6自由度方案價(jià)格較國(guó)際品牌降低60%
近期電機(jī)與機(jī)器人領(lǐng)域亮點(diǎn)頻出。國(guó)內(nèi)，寧波震裕鐵芯成型工藝升級(jí)、哈電 500 兆瓦水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪領(lǐng)跑全球、佳木斯 10000kW 高壓電機(jī)填補(bǔ)空白，星驅(qū)科技、上海電機(jī)學(xué)院等也有技術(shù)突破；國(guó)際上，德國(guó) TQ、英國(guó) Turntide 等推出創(chuàng)新產(chǎn)品。同時(shí)，翼菲科技沖刺上市、一汽等企業(yè)加速布局，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
1.寧波震裕科技股份有限公司新專利：電機(jī)用的鐵芯成型方法
近日，寧波震裕科技獲得一項(xiàng)名為
工業(yè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)</p><p>場(chǎng)景：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵類等大功率工業(yè)設(shè)備。</p><p>優(yōu)勢(shì)：1）高槽滿率：70%+提升電機(jī)出力，滿足重型負(fù)載需求，如注塑機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率可達(dá)100kW以上；2）散熱性好：適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，如鋼廠軋機(jī)電機(jī)、礦山輸送機(jī)電機(jī)。</p><p>2）. 發(fā)電設(shè)備</p><p>場(chǎng)景：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、小型柴油發(fā)電機(jī)組的定子繞組。
目前，人形機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的主流技術(shù)方案主要包括無(wú)框力矩電機(jī)與空心杯電機(jī)、諧波減速器與行星減速器、力傳感器與電流環(huán)控制等。本文將對(duì)這些技術(shù)方案進(jìn)行對(duì)比分析，并探討未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)節(jié)電機(jī)是人形機(jī)器人的核心部件，負(fù)責(zé)控制各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。
電機(jī)已經(jīng)遍布當(dāng)今社會(huì)人們生活的方方面面，不僅應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，更新?lián)Q代的速度也日益加快。按照工作電源分類，可以將它劃分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩大類型。直流電機(jī)中，按照線圈類型分類，又可以分為有鐵芯的電機(jī)、空心杯電機(jī)。如果按照用途劃分，可以分為驅(qū)動(dòng)用電機(jī)和控制用電機(jī)兩大類。驅(qū)動(dòng)用電機(jī)包括無(wú)換向器電機(jī)和換向器直流電動(dòng)機(jī)，控制用電機(jī)包括步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片是一種用于電機(jī)控制的芯片
包機(jī)器人研發(fā)中必須考慮控制動(dòng)作的控制器、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)、各個(gè)部件的剛度以及機(jī)器人所用馬達(dá)的慣性比等多種因素。使用“試錯(cuò)（trial and error）”方式或者直接依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人，往往需要先制造出物理樣機(jī)后才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這不僅會(huì)增加研發(fā)的時(shí)間成本，而且還可能會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。借助仿真方法，可以在物理樣機(jī)制造之前，對(duì)機(jī)器人的重要部件進(jìn)行早期評(píng)估和檢查，從而大幅降低研發(fā)的時(shí)間和成本。
機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行。機(jī)器人常用的電機(jī)主要包含三種類型：普通的直流電機(jī)、伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。
目前，由于高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、大轉(zhuǎn)矩、低慣量的交、直流伺服電動(dòng)機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用，一般負(fù)載1000N(相當(dāng)100kgf)以下的工業(yè)機(jī)器人大多采用電伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要是AC伺服電動(dòng)機(jī)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和
隨著越來(lái)越多的公司采用機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人的概念已經(jīng)是非常地廣泛，讓我們來(lái)探討一下四足機(jī)器狗關(guān)節(jié)用軸向磁通電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)有哪些。
通常機(jī)器人常用的電機(jī)包含這三種類型：
一、直流電機(jī)
輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)。它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)，當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能
