同花顺-圈子

◼ 关于人形机器人关节方案选型问题，业内存在诸多选型方案和争议。本篇报告从产品原理与需求现状出发，剖析了不同关节方案的选型依据及优劣势；并以特斯拉Optimus的选型为切入口，对人形机器人的产业化路径进行了推演和预判。◼ 在不同关节位置，如何选择旋转or线性驱动器？

人形机器人的关节设计需权衡平衡性、动态运动控制、高负载等多方面因素。①旋转驱动器：通常应用于高扭矩关节处，例如腕部、肩部、腰部、髋部关节转动幅度较大，对关节方案提出了较高的扭矩要求，多使用旋转驱动器。②直线驱动器：通常应用于旋转角度不大、高负载的位置，例如人形机器人双腿&双臂位置，采用直线驱动器可以起到较好的支撑和承重效果。

◼ 旋转驱动器的选型原理与各方案比较？旋转驱动器有望以“电机+减速器”方案为主。人形机器人实际工作场景中对输出扭矩密度要求较高，只靠电机难以满足，减速器成为必选项；从驱动器分类来看，关节方案主要分为刚性、弹性和准直驱方案。①谐波减速器需求量最大，带动力传感器需求：谐波减速器减速密度高，Optimus中14个自由度均搭载谐波减速器，国内人形机器人也广泛使用谐波减速器；在谐波方案中，由于力矩透明度较低，需搭载力/力矩传感器共同使用；②行星&类RV减速器或迎发展机会：出于经济性考虑，国内部分主机厂（优必选、傅利叶、智元等）在大负载关节使用行星减速器；出于性能考虑，类RV减速器或将应用至高性能人形机器人（Optimus等）的大负载关节。

◼ 线性驱动器的选型原理与各方案比较？

人形机器人直线驱动器需要具备良好的刚性表现和较高负载能力、精密的线性运动控制、柔顺连续的直线运动性能。通常来看，人形机器人双足、双臂采用连杆结构，连杆末端采用“电机+丝杠”结构，无需搭配减速器。

①滚柱丝杠在人形机器人中的应用优势？

滚柱丝杠具备高负载、高精度的特点，能实现连续、柔顺的直线运动，能够实现人形机器人线性关节位置的精确控制，其应用优势较为显著。

②滚珠丝杠代替滚柱丝杠的几率几何？

滚珠丝杠产品成熟度较高、精度高，在小臂、小腿等负载较小的位置上替代滚柱丝杠的可行性高，且能大幅降低成本，契合人形机器人逐渐步入量产阶段的降本诉求。

③T型丝杠取代滚柱&滚珠丝杠的应用几何？

相较于自锁性能，直线驱动器更需要丝杠具备运动可逆的性能。在少数需要自锁功能的场景下，直线驱动器使用滚柱&滚珠丝杠，加装具备自锁功能的电机或设备的方案优势更为显著。从功能性来看，滚柱&滚珠丝杠更适合应用于人形机器人。

◼ 建议关注：【主机厂】特斯拉、优必选；【关节总成】三花智控、拓普集团；【减速器】绿的谐波、中大力德、双环传动；【滚柱&滚珠丝杠】恒立液压、贝斯特、长盛轴承；【球墨铸铁】恒工精密。

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