人形機器人的核心零部件驅(qū)動方式:

旋轉(zhuǎn)式= 驅(qū)動器+編碼器+無框力矩電機+減速機+力傳感

直線式= 驅(qū)動器+編碼器+無框力矩電機+絲杠+力傳感器

電驅(qū)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的不同結構及優(yōu)缺點：

TSA剛性執(zhí)行器：剛性高，體積小，但是力矩透明度低，需配合力傳感器使用；

SEA串聯(lián)執(zhí)行器：可提升關節(jié)柔順性和抗沖擊性，但結構復雜，精度低；

PA本體執(zhí)行器（準直驅(qū)）：成本低，力矩透明度高，但是扭矩密度較低。

伺服系統(tǒng) —— 重中之重，功率/扭矩密度

理想值功率密度5-8kW/kg，扭矩密度500-800N·m/kg。

如何提高執(zhí)行部件的功率密度？

執(zhí)行部件主要分為驅(qū)動器和電機。

驅(qū)動器從功率半導體、基板材料、電路拓撲、熱管理、軟件算法等方面；電機從定轉(zhuǎn)子拓撲結構、電磁設計、繞組設計、新型材料，散熱設計等方面提升功率密度。

人形機器人核心零部件發(fā)展方向

伺服系統(tǒng)——高響應性：需要能夠快速響應外部環(huán)境和內(nèi)部控制命令的變化。

包括：快速電流環(huán)控制，更高采樣速率和采樣精度；提升電流環(huán)帶寬和響應特性；低慣量電機設計，降低轉(zhuǎn)矩波動。

伺服系統(tǒng)——高智能：需要自主適應各種復雜環(huán)境，各種外部沖擊和擾動，并可主動調(diào)整。

伺服系統(tǒng)——高精度：滿足機器人精細作業(yè)要求，如手指操作等。需要高精度電流矢量控制、高精度編碼器與低齒槽轉(zhuǎn)矩電機設計。

伺服系統(tǒng)——高安全：

人形機器人三大法則（阿西莫夫）

第一條：機器人不得傷害人類，或看到人類受到傷害而袖手旁觀。

第二條：機器人必須服從人類的命令，除非這條命令與第一條相矛盾。

第三條：機器人必須保護自己，除非這種保護與以上兩條相矛盾。

小結：從發(fā)展方向來看，高功率密度、高爆發(fā)、高響應等將會是人形機器人核心零部件的發(fā)展方向。以伺服系統(tǒng)為例，其重點在于功率/扭矩密度問題。從業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)來看市面上領先的關節(jié)水平基本處于100~200N·m/kg。而液壓執(zhí)行器峰值扭矩密度可以達到300~600N·m/kg。現(xiàn)有執(zhí)行器的方案與應用需求之間的差距非常明顯，如需提升伺服系統(tǒng)的功率密度，需要同時在驅(qū)動技術和電機兩個方面著手。

此外，伺服系統(tǒng)還應在高響應、高智能、高精度、安全性等角度，全面滿足人形機器人的要求。

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