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【广发机械】人形机器人专家会议,解读旋转关节方案之争 
机构投资探测仪~~~
2023-06-25 14:40:26



 


太阳1.#刚性关节和准直驱关节为主流的旋转关节路线,各有利弊。当前的三个旋转方案,分别是80年代的刚性关节、90年代的弹性关节和2016年MIT提出的准直驱关节。其中,刚性关节是最为传统的双足机器人关节,优点是扭矩密度高、控制框架稳定,缺点是输出转速低。准直驱关节,优点是功率高、不需要传感器(可以用电机电流判断力矩),通过电流直接做力矩控制,价格上有优势,劣势是控制难度增加、同时外径增加、末端精度更差。弹性关节,整体用得较少。 


 


太阳2.#人形更多采用带谐波的刚性关节方案,例如特斯拉。本田Asimo、特斯拉、小米都采用了谐波的刚性关节,仅美国Digit公司用的刚性关节、但关节里用的是摆线针轮减速器。准直驱在人形的案例较少,控制方面还不成熟,需要一定的技术突破——达闼过去的机器人是轮式,现在在尝试准直驱关节,还有一些高校机器人(UCLA、浙江大学)采用了准直驱关节。 


 


太阳3.#未来方案替代性?需要时间进行控制技术的积淀。刚性关节积累了更多的控制经验、更加稳定成熟,新进入者更偏好采用(例如特斯拉);而准直驱关节的控制体系较新,采用的是力位混合控制,根据电流进行力矩控制,专家猜测技术探索至少需要5年时间。准直驱关节可能替代预留空间较大的关节部位(腰部、髋部、肩部等)。同时刚性关节采用的是谐波减速器,末端精度较高,预计准直驱仅用于替换精度要求相对较低的场景。 


 


太阳4.#关节构成 


 


刚性关节:力矩无框电机+高传动比减速器(多用谐波、很少用摆线针轮)+力传感器+【刹车+力矩传感器】(可选),特斯拉的旋转关节包括了刹车和力矩传感器。 


 


弹性关节:串联式是力矩无框电机+谐波减速器+弹性编码器;并联式是在刚性关节上加上了储能单元,形式比较多样。 


 


准直驱关节:外转子力矩电机+一级/二级行星减速器+1个力编码器,无力矩传感器,结构比较简单

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