RV 减速器:传动界的 “大力士”
RV减速器是一种精密传动装置,堪称传动界的“大力士”。它由行星齿轮减速机前级和摆线针轮减速机后级组成,结构巧妙,通过行星齿轮与摆线针轮协同,能在小空间实现大传动比输出,刚性好,可承受大负载与冲击。
其工作原理如精密机械舞蹈,输入轴带动行星齿轮转动,进而驱动摆线针轮,经独特啮合实现运动传递与减速,输出机构平稳传力,保证高精度运动控制。

谐波减速器:小巧灵活的 “精灵”
谐波减速器是利用柔性齿轮弹性变形波传递动力和运动的新型传动结构,似小巧灵活的“精灵”。它由波发生器、柔轮和刚轮组成,工作时波发生器使柔轮变形,与刚轮啮合脱开实现减速传动。这种方式让它具备传动比大、精度高、运动平稳的优点。
在对空间和重量要求高的场景应用广泛,像人形机器人的手臂、手腕部位,助力实现灵活细腻动作。其凭借柔性变形传动,精度极高,能满足高要求场景,比如让机器人完成精细动作。
它虽体型小,但承载能力不差,多齿同时啮合且柔轮材料强度高,齿面接触使其可承受一定负载。不过相比RV减速器,它扭矩输出较小,更适用于对负载要求不高,却需高精度和灵活运动的场景 。

伺服电机:人形机器人的 “动力心脏”
伺服电机是人形机器人关节运动控制的核心,如同人类肌肉,赋予机器人活力。其基于电磁感应定律工作,能精准将电信号转为机械运动,实现对机器人关节位置、速度和转矩的精确控制,以完成多自由度复杂运动。
以直流伺服电机为例,它由定子、转子、电刷和换向器构成。定子永磁体产生固定磁场,电流通过转子线圈时,依据安培力定律,转子受力旋转,电刷和换向器适时改变电流方向,保证转子持续转动。
在人形机器人中,伺服电机应用广泛,几乎每个关节都靠它精准运动。如机器人手臂抓取物体,肩部、肘部、腕部的伺服电机协同,分别控制手臂伸展收回、弯曲伸直以及手部旋转和角度调整,通过精确配合,让机器人手臂能灵活完成复杂动作。

丝杠基于螺旋传动原理,如同螺栓螺母,螺杆旋转将回转运动转为螺母直线运动实现精确位移控制,反向装置改变滚珠方向使其持续循环工作。在人形机器人中,丝杠应用广泛,关节驱动上,像特斯拉Optimus机器人关节用行星滚柱丝杠实现复杂动作;腰部调节时,能助机器人调整姿态、稳定搬运;腿部运动中,可精确控制伸展收缩,保障行走稳定灵活。全球丝杠市场,高端领域主要被日本THK、NSK和德国Rexroth等国外企业占据。不过,国内制造业发展迅速,南京工艺装备制造股份有限公司是国产行星滚柱丝杠龙头,市场份额8%位列国产第一,还有博特精工等企业产品出口,贝斯特等企业产品处于研发等阶段。

力矩传感器:机器人的 “感知心脏”
力矩传感器,又有扭矩、扭力、转矩传感器等称呼,能精准感知和检测各类旋转或非旋转机械部件的扭转力矩,工作原理基于应变效应、电磁感应原理、磁致伸缩效应等。如基于应变效应的,弹性轴受力变形使应变片电阻改变,经惠斯通电桥转换、信号调理放大输出电信号实现测量。
在人形机器人中,它用于感知关节受力,像机器人抓取、装配时,实时传递力信息给控制系统以调整动作。在人形机器人推动下,力矩传感器市场增长迅猛,六维力矩传感器作为关键,需求增长显著。2022年中国六维力/力矩传感器销量8360套,规模约2亿元。随人形机器人发展,预计未来几年其市场规模高速增长,专家预测百万台人形机器人对应108亿元市场空间 。

软件算法是机器人的“神经中枢”,赋予其运动“智慧”,主要包括运动规划和控制算法。运动规划算法依据目标位置、当前状态与环境信息,为机器人规划无碰撞、高效且符合动力学约束的路径。A*算法是经典路径规划算法,综合实际与估计代价搜索最优路径;轨迹规划考虑时间维度,如五次多项式插值算法,生成平滑轨迹保证机器人运动平稳。
控制算法根据运动指令和传感器反馈精确控制执行机构。PID控制算法计算目标值与实际值误差,通过比例、积分、微分线性组合调整运动,确保机器人按预定轨迹行走。自适应控制算法则能根据运行状态和环境变化自动调整参数,让机器人在不同地形都能稳定行走,提升适应性与鲁棒性 。

