年初，特斯拉人形機(jī)器人Optimus GEN 2的新視頻放出，提速30%且流暢的步行能力與惟妙惟肖的擬人姿態(tài)，令人印象深刻，仿佛感受到了人形機(jī)器人商業(yè)化即將到來(lái)的氣息。馬斯克提到，具身人形機(jī)器人將會(huì)與人類有機(jī)融合，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活、醫(yī)療等方方面面，未來(lái)將達(dá)到與人類為2：1的比例，且不論是否成真，毫無(wú)疑問(wèn)的是，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有著極為廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用場(chǎng)景。

        作為人形機(jī)器人的核心減速部件之一，行星滾柱絲杠在特斯拉的Optimus機(jī)器人身上有著高達(dá)10-14個(gè)直線關(guān)節(jié)應(yīng)用，在行走運(yùn)動(dòng)中扮演著至關(guān)重要的角色。本文將對(duì)人形機(jī)器人中的行星滾柱絲杠結(jié)構(gòu)進(jìn)行梳理，分析其結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)以及在人形機(jī)器人中的應(yīng)用。

一、行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)與工作原理

        行星滾柱絲杠是一種高精度的傳動(dòng)裝置，主要由絲杠、滾柱、螺母、內(nèi)齒圈、保持架以及彈性擋圈等部分組成。其工作原理是通過(guò)行星滾柱在絲杠上的滾動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確位移。

二、行星滾柱絲杠的性能特點(diǎn)

        高精度：行星滾柱絲杠采用精密的制造工藝和材料，具有較高的傳動(dòng)精度和重復(fù)定位精度，能夠滿足人形機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的高要求。

        高承載能力：行星滾柱絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠承受較大的負(fù)載，確保機(jī)器人在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

        長(zhǎng)壽命：采用優(yōu)質(zhì)的耐磨材料和先進(jìn)的潤(rùn)滑技術(shù)，行星滾柱絲杠具有較高的耐磨性和耐用性，能夠降低機(jī)器人的維護(hù)成本。

        低噪音：行星滾柱絲杠在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪音較低，有助于提升機(jī)器人的使用體驗(yàn)。

三、行星滾柱絲杠在人形機(jī)器人中的應(yīng)用

        關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)：行星滾柱絲杠作為人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)部件，能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)節(jié)的精確轉(zhuǎn)動(dòng)和定位，使機(jī)器人能夠模擬人類的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

        步態(tài)控制：通過(guò)精確控制行星滾柱絲杠的位移和速度，可以實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人步態(tài)的平穩(wěn)過(guò)渡和精確調(diào)整，提高機(jī)器人的行走穩(wěn)定性和舒適性。

        動(dòng)作執(zhí)行：在機(jī)器人的抓取、操作等動(dòng)作中，行星滾柱絲杠能夠提供穩(wěn)定的動(dòng)力輸出和精確的位置控制，確保機(jī)器人能夠準(zhǔn)確執(zhí)行各種任務(wù)。

        對(duì)特斯拉optimas機(jī)器人關(guān)節(jié)的分析研報(bào)，我們得知，一共使用了14個(gè)線性關(guān)節(jié)，包括大臂*2、小臂*4、大腿*4、小腿*4，其中用到的行星滾柱絲杠預(yù)估為10-14個(gè)，在機(jī)器人一體化關(guān)節(jié)中的價(jià)值占比將接近20%。而一體化關(guān)節(jié)預(yù)計(jì)占人形機(jī)器人整體價(jià)值量的50%，可見(jiàn)其重要性。

四、結(jié)語(yǔ)

        2023年11月，工信部正式下發(fā)文件《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》，指出到2025年，要建立人形機(jī)器人的創(chuàng)新體系，確保大腦 小腦 肢體等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，整機(jī)產(chǎn)品達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

        行星滾柱絲杠作為人形機(jī)器人的核心零部件之一，其高精度、高承載能力和長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)使其成為人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的關(guān)鍵部件。當(dāng)前，市場(chǎng)份額基本被歐洲品牌占據(jù)，因?yàn)橹圃旃に囆枰呔艿哪ゴ布靶L(fēng)銑床，以及特種合金鋼、PCBN刀具、熱處理工藝等，國(guó)內(nèi)一直被卡脖子，而國(guó)際品牌單個(gè)產(chǎn)品的售價(jià)高達(dá)2萬(wàn)元。不過(guò)，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)床和基礎(chǔ)制造能力在飛速發(fā)展，包括諧波減速器在內(nèi)的一些關(guān)鍵零部件已經(jīng)有所突破，而行星滾柱絲杠將是人形機(jī)器人必須要解決的核心零部件，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)展開(kāi)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，在巨大市場(chǎng)前景和國(guó)家政策及資本支持下，相信不久的將來(lái)會(huì)有所突破。

        國(guó)家層面給出了指引和方向，人形機(jī)器人已經(jīng)不止是一個(gè)產(chǎn)品類別，而是一個(gè)國(guó)家工業(yè)綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，泰科機(jī)器人順勢(shì)而為，發(fā)揮自身16年伺服系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的核心技術(shù)，全力沖刺人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈，推出純國(guó)產(chǎn)的采用線性行星滾柱絲杠的關(guān)節(jié)模組，力爭(zhēng)早日擺脫卡脖子，降本增效，為中國(guó)人形機(jī)器人的商業(yè)化和普及發(fā)展貢獻(xiàn)綿薄之力！