人形机器人核心零部件梳理之行星滚柱丝杠

        年初，特斯拉人形机器人Optimus GEN 2的新视频放出，提速30%且流畅的步行能力与惟妙惟肖的拟人姿态，令人印象深刻，仿佛感受到了人形机器人商业化即将到来的气息。马斯克提到，具身人形机器人将会与人类有机融合，广泛应用于生产、生活、医疗等方方面面，未来将达到与人类为2：1的比例，且不论是否成真，毫无疑问的是，人形机器人产业有着极为广阔的市场和应用场景。

       作为人形机器人的核心减速部件之一，行星滚柱丝杠在特斯拉的Optimus机器人身上有着高达10-14个直线关节应用，在行走运动中扮演着至关重要的角色。本文将对人形机器人中的行星滚柱丝杠结构进行梳理，分析其结构、工作原理、性能特点以及在人形机器人中的应用。

 

一、行星滚柱丝杠的结构与工作原理

行星滚柱丝杠

       行星滚柱丝杠是一种高精度的传动装置，主要由丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架以及弹性挡圈等部分组成。其工作原理是通过行星滚柱在丝杠上的滚动，将旋转运动转化为直线运动，从而实现机器人的精确位移。

 

二、行星滚柱丝杠的性能特点

       高精度：行星滚柱丝杠采用精密的制造工艺和材料，具有较高的传动精度和重复定位精度，能够满足人形机器人对运动控制的高要求。

       高承载能力：行星滚柱丝杠的结构设计合理，能够承受较大的负载，确保机器人在各种复杂环境下稳定运行。

       长寿命：采用优质的耐磨材料和先进的润滑技术，行星滚柱丝杠具有较高的耐磨性和耐用性，能够降低机器人的维护成本。

       低噪音：行星滚柱丝杠在运行过程中产生的噪音较低，有助于提升机器人的使用体验。

 

三、行星滚柱丝杠在人形机器人中的应用

人形机器人关节模组

 

       关节驱动：行星滚柱丝杠作为人形机器人关节的驱动部件，能够实现关节的精确转动和定位，使机器人能够模拟人类的运动姿态。

       步态控制：通过精确控制行星滚柱丝杠的位移和速度，可以实现人形机器人步态的平稳过渡和精确调整，提高机器人的行走稳定性和舒适性。

       动作执行：在机器人的抓取、操作等动作中，行星滚柱丝杠能够提供稳定的动力输出和精确的位置控制，确保机器人能够准确执行各种任务。

       对特斯拉optimas机器人关节的分析研报，我们得知，一共使用了14个线性关节，包括大臂*2、小臂*4、大腿*4、小腿*4，其中用到的行星滚柱丝杠预估为10-14个，在机器人一体化关节中的价值占比将接近20%。而一体化关节预计占人形机器人整体价值量的50%，可见其重要性。

 

四、结语

       2023年11月，工信部正式下发文件《人形机器人创新发展指导意见》，指出到2025年，要建立人形机器人的创新体系，确保大脑 小脑 肢体等一批关键技术取得突破，整机产品达到国际先进水平，实现批量生产。

       行星滚柱丝杠作为人形机器人的核心零部件之一，其高精度、高承载能力和长寿命等特点使其成为人形机器人运动控制的关键部件。当前，市场份额基本被欧洲品牌占据，因为制造工艺需要高精密的磨床及旋风铣床，以及特种合金钢、PCBN刀具、热处理工艺等，国内一直被卡脖子，而国际品牌单个产品的售价高达2万元。不过，国内的工业机床和基础制造能力在飞速发展，包括谐波减速器在内的一些关键零部件已经有所突破，而行星滚柱丝杠将是人形机器人必须要解决的核心零部件，国内不少企业已经展开相关产品的研发与生产，在巨大市场前景和国家政策及资本支持下，相信不久的将来会有所突破。

       国家层面给出了指引和方向，人形机器人已经不止是一个产品类别，而是一个国家工业综合国力的重要体现，泰科机器人顺势而为，发挥自身16年伺服系统、运动控制领域的核心技术，全力冲刺人形机器人产业链，推出纯国产的采用线性行星滚柱丝杠的关节模组，力争早日摆脱卡脖子，降本增效，为中国人形机器人的商业化和普及发展贡献绵薄之力！