人形机器人零部件行业研究：驭力之桥，减速器丝杠需求倍增的起点.pdf

上传者：大**
时间：2023/09/06
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人形机器人零部件行业研究：驭力之桥，减速器丝杠需求倍增的起点。核心观点：减速器/传动机构是人形机器人关节的核心零部件之一。关于关节里的减速器/传动机构，目前市场更多地从自下而上的角度对比分析不同减速器/传统机构的产品性能、竞争格局，但我们自上而下地从人形机器人整体的设计要求、不同关节的设计目标、减速器/传动机构的选择逻辑进行分析。我们认为人形机器人关节的设计是重量、惯性、负载、顺应性和经济性之间的权衡，旋转关节机械设计更简单，综合性能优异，在人形机器人关节广泛使用，其中谐波减速体积小，质量轻，应用最为广泛；线性关节可通过结构形成闭合运动链，增加结构刚度，提高机器人质心高度，减小腿部末端惯性，提升动态运动性能。

减速器是关节的核心部件，性能各有千秋，最终选择是传动效率、减速比、反驱力等各类指标的权衡。（1）谐波减速器：体积小、质量轻、传动比大，具备高性能，在轻负载领域具备优势；（2）RV减速器：两级减速结构组合，承载强、刚度大，在重负载领域具备相对优势；（3）行星减速器：行星减速器级数、传动比与机械效率成反比，通常使用多级行星减速器；（4）摆线针轮减速器：具备传动比大、传动效率高、体积小的优势。

在需要改变运动方向的关节里，常用滚珠/滚柱丝杠、蜗轮蜗杆等传动机构。（1）滚珠丝杠：将旋转运动转化为直线运动最常见的传动机构之一，传动效率较高；（2）行星滚柱丝杠：以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构，承载能力强、刚度大，在直线机构中具备高性能优势；（3）蜗轮蜗杆：传动比大、具备自锁性的运动控制部件。

回顾人形机器人发展史，谐波减速器最为常用，线性关节采用行星滚柱丝杠/滚珠丝杠，灵巧手可用行星减速器。本田ASIMO机器人、优必选Walker系列人形机器人采用谐波减速器，达闼人形机器人柔性关节采用行星减速器。LOLA膝盖、脚踝关节采用滚珠丝杠/行星滚柱丝杠改善腿部惯性。Tesla bot旋转关节采用谐波减速器，线性关节采用行星滚柱丝杠，灵巧手采用多级行星减速器。

减速器/传动机构是人形机器人关节里的核心部件，关注不同减速器方案关节的技术进展、各公司人形机器人性能提升、应用场景落地带来的边际变化。（1）谐波减速器：建议关注优必选Walker的性能提升及应用场景落地；（2）滚珠/行星滚柱丝杠：建议关注LOLA、北理工“汇童”、特斯拉Optimus技术方案更新及性能实现；（3）行星减速器：建议关注达闼首发双足机器人的发布进度、性能实现、场景拓展。