機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部件如何選型？一文看懂！
發(fā)布時(shí)間：
2025-04-10
來源：
網(wǎng)絡(luò)
作者：
廣東永坤電機(jī)有限公司制造
從2024年開始，全球多家機(jī)器人公司推出全新的人形機(jī)器人硬件產(chǎn)品，AI大模型和強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用，則幫助人形機(jī)器人解決了運(yùn)動(dòng)算法的難題，解決了人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性問題后，自主AI能力的加入有機(jī)會(huì)真正實(shí)現(xiàn)“具身智能”。
那么對于現(xiàn)階段還未實(shí)現(xiàn)“具身智能”的人形機(jī)器人來說，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的部件是最核心的部分，下面我們簡單剖析一下目前市場上主流的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部件，了解不同部件的選型差異。
根據(jù)目前現(xiàn)有的產(chǎn)品來看，按照動(dòng)力來源的不同，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器可以主要分為液壓和電機(jī)。在機(jī)器人研究初期也出現(xiàn)過一些氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，氣動(dòng)在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用較多，但對于人形機(jī)器人來說，難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制、驅(qū)動(dòng)效率低，故逐漸被淘汰。
但電機(jī)直驅(qū)也難以滿足機(jī)器人各種關(guān)節(jié)的扭矩需求，因此在實(shí)際的機(jī)器人應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器除了電機(jī)外，還需要減速器、絲杠、編碼器、力傳感器等部件。
力矩電機(jī)：在結(jié)構(gòu)上采用定子和轉(zhuǎn)子軸向排列，體積較大但軸向尺寸緊湊；具備低速高扭輸出能力，可以直接驅(qū)動(dòng)，適合快速啟停和精準(zhǔn)控制。由于直驅(qū)的特性，力矩電機(jī)適合用于人形機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)上。
無框力矩電機(jī)：相比力矩電機(jī)，無框力矩電機(jī)即簡化了外殼結(jié)構(gòu)，只提供定子和轉(zhuǎn)子，電機(jī)需嵌入機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)中。一般需要與諧波減速器、編碼器組合成緊湊關(guān)節(jié)模塊。這種電機(jī)的優(yōu)勢在于扭矩密度高，散熱也可以與機(jī)器人的結(jié)構(gòu)共同優(yōu)化，散熱效率上限高，空間利用率高，同時(shí)保持高精度。在人形機(jī)器人中，無框力矩電機(jī)在靈巧手、膝關(guān)節(jié)等部分應(yīng)用。
空心杯電機(jī)：轉(zhuǎn)子采用空心杯形繞組，無鐵芯的設(shè)計(jì)，重量極輕；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量僅為傳統(tǒng)電機(jī)的1/10，響應(yīng)速度極快；無鐵損，能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)90%以上?？偨Y(jié)就是有超輕量化，響應(yīng)快，低噪音，無齒槽效應(yīng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)則輸出扭矩小，過載易燒毀，成本較高。因此空心杯電機(jī)適合一些小扭矩的場景，如醫(yī)療微型手術(shù)器械、昆蟲仿生機(jī)器人等，在人形機(jī)器人上，靈巧手中也大量用到空心杯電機(jī)。
永磁同步電機(jī)：這是應(yīng)用極為廣泛的電機(jī)類型，新能源汽車、兩輪電動(dòng)車都有應(yīng)用。主要的結(jié)構(gòu)是嵌入永磁體的轉(zhuǎn)子，以及三相繞組的定子，需要復(fù)雜算法對磁場進(jìn)行定向控制。但優(yōu)勢明顯，扭矩密度高、精度高、效率大于95%，在機(jī)器人領(lǐng)域，像工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂、輪足機(jī)器人的輪轂驅(qū)動(dòng)部分會(huì)使用到永磁同步電機(jī)。
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