人形機器人零部件行業研究：馭力之橋，減速器絲杠需求倍增的起點.pdf

上傳者：大**
時間：2023/09/06
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人形機器人零部件行業研究：馭力之橋，減速器絲杠需求倍增的起點。核心觀點：減速器/傳動機構是人形機器人關節的核心零部件之一。關于關節里的減速器/傳動機構，目前市場更多地從自下而上的角度對比分析不同減速器/傳統機構的產品性能、競爭格局，但我們自上而下地從人形機器人整體的設計要求、不同關節的設計目標、減速器/傳動機構的選擇邏輯進行分析。我們認為人形機器人關節的設計是重量、慣性、負載、順應性和經濟性之間的權衡，旋轉關節機械設計更簡單，綜合性能優異，在人形機器人關節廣泛使用，其中諧波減速體積小，質量輕，應用最為廣泛；線性關節可通過結構形成閉合運動鏈，增加結構剛度，提高機器人質心高度，減小腿部末端慣性，提升動態運動性能。

減速器是關節的核心部件，性能各有千秋，最終選擇是傳動效率、減速比、反驅力等各類指標的權衡。（1）諧波減速器：體積小、質量輕、傳動比大，具備高性能，在輕負載領域具備優勢；（2）RV減速器：兩級減速結構組合，承載強、剛度大，在重負載領域具備相對優勢；（3）行星減速器：行星減速器級數、傳動比與機械效率成反比，通常使用多級行星減速器；（4）擺線針輪減速器：具備傳動比大、傳動效率高、體積小的優勢。

在需要改變運動方向的關節里，常用滾珠/滾柱絲杠、蝸輪蝸桿等傳動機構。（1）滾珠絲杠：將旋轉運動轉化為直線運動最常見的傳動機構之一，傳動效率較高；（2）行星滾柱絲杠：以螺紋滾柱代替滾珠的精密傳動機構，承載能力強、剛度大，在直線機構中具備高性能優勢；（3）蝸輪蝸桿：傳動比大、具備自鎖性的運動控制部件。

回顧人形機器人發展史，諧波減速器最為常用，線性關節采用行星滾柱絲杠/滾珠絲杠，靈巧手可用行星減速器。本田ASIMO機器人、優必選Walker系列人形機器人采用諧波減速器，達闥人形機器人柔性關節采用行星減速器。LOLA膝蓋、腳踝關節采用滾珠絲杠/行星滾柱絲杠改善腿部慣性。Tesla bot旋轉關節采用諧波減速器，線性關節采用行星滾柱絲杠，靈巧手采用多級行星減速器。

減速器/傳動機構是人形機器人關節里的核心部件，關注不同減速器方案關節的技術進展、各公司人形機器人性能提升、應用場景落地帶來的邊際變化。（1）諧波減速器：建議關注優必選Walker的性能提升及應用場景落地；（2）滾珠/行星滾柱絲杠：建議關注LOLA、北理工“匯童”、特斯拉Optimus技術方案更新及性能實現；（3）行星減速器：建議關注達闥首發雙足機器人的發布進度、性能實現、場景拓展。