提升人形机器人运动能力，需要把控运动关节哪些关键参数？

【导语】人形机器人，作为未来科技的重要趋势，正逐步从科幻走向现实。它们不仅拥有类人的外观与交互能力，更能在生活与工作中如人类般完成任务。随着全球研发热潮的兴起，人形机器人有望重塑产业格局，市场规模也将迎来爆发式增长。然而，要实现这一愿景，人形机器人的关键零部件——电机、减速器与丝杠的制造精度至关重要。本期推文，我们将结合优可测在协助企业把控关键零件方面的经验，深入探讨如何精准测量与控制这些零部件的尺寸与参数，为人形机器人的发展保驾护航。

人形机器人，也称为仿生人形机器人。一般认为是应当具有类人的外观、感知、决策、行为和交互能力，可以在生活、工作场景内如人类一般完成外界感知、自主运动、行为交互等一系列任务的机器人。

近年来，全球主要发达国家纷(fēn)纷(fēn)加(jiā)强(qiáng)人(rén)形(xíng)机(jī)器(qì)人(rén)的(de)研(yán)发(fā)与(yǔ)产(chǎn)业(yè)布(bù)局(jú)。工(gōng)信(xìn)部(bù)发(fā)布(bù)的《人形机器人创新发展指导意见》中提到：人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品，深刻变革人类生产生活方式，重塑全球产业格局。

据相关预测，中国人形机器人市场规模2026 年达到104.71 亿元，2029年达到750 亿元，到 2035年有望达到3000亿元规模。

相比传统工业机器人，人形机器人需要非常多的自由度，所用到的活动关节也大大增加。这些关节零部件的制造能力，也成了机器人运动能力提升的关键。

这些关节包括无刷直流伺服电机、空心杯电机、行星减速器、谐波减速器、滚珠丝杠等。总体而言，电机、减速器、丝杠则是人形机器人关键运动的关键组成部件。

因此，在生产制造中，如何控制这三大零部件的关键尺寸与参数，都尤为关键。

本期推文，小优博士结合优可测在协助企业进行关键零件把控经验来介绍一下。

/电机

在电机制造中，企业会关注电机磁性瓦片的尺寸，矽钢片尺寸，转子轴的尺寸。

电机磁性瓦片尺寸测量-闪测仪FM系列

矽钢片尺寸测量-闪测仪FM系列

电机轴承尺寸测量-闪测仪FM系列

在有刷电机上，企业也会通过显微镜对碳刷进行失效性分析。

对于一些精密电机，企业甚至会选择白光干涉仪，对碳刷与换向器的接触面进行分析，控制两侧的粗糙度，从而降低磨损，减低噪音，提升碳刷的寿命。

碳刷磨损体积-白光干涉仪AM系列

在交流电机制造中，企业同样会使用大倍率的显微镜，对定子线圈的绕线进行失效性分析、表面缺陷分析等。

电(diàn)机(jī)线(xiàn)路焊(hàn)锡失效性分析-超景深显微镜AH系列

灵巧手上会部署多个精密的空心杯电机，这些电机在制造中，厂家也会关注外壳、磁钢、霍尔传感器的尺寸，并会采购闪测仪这类的设备，对这些零部件的尺寸进行在线(xiàn)抽(chōu)检(jiǎn)，或(huò)者(zhě)全检(jiǎn)。

在(zài)伺(cì)服(fú)电(diàn)机(jī)中(zhōng)，对(duì)电(diàn)机(jī)转(zhuǎn)动(dòng)角(jiǎo)度(dù)控(kòng)制(zhì)的(de)“磁(cí)栅(zhà)编(biān)码(mǎ)器(qì)”，也(yě)是(shì)制(zhì)造(zào)企(qǐ)业(yè)重(zhòng)点(diǎn)关注(zhù)的(de)对(duì)象(xiàng)。有(yǒu)些(xiē)企(qǐ)业(yè)会(huì)采购(gòu)白(bái)光(guāng)干(gàn)涉(shè)仪，对编码器的激光槽高度、表面粗糙度、磁高度进行把控。部分高精密的编码器，表面粗糙度管控甚至要达到纳米级。

磁栅编码器微观形貌测量-白光干涉仪AM系列

磁栅编码器粗糙度测量-白光干涉仪AM系列

在一些高速电机中，厂家也会关注轴的轴跳动，利用能检测微小跳动的光谱共焦传感器来进行测量。

/减速器

在减速器中，很多都配置了磁栅编码器或者光栅编码器。这些编码器的尺寸与表面粗糙度，同样需要进行管控。

在减速器与电机共同组成的运动关节模组中，一般会包含多个齿轮，如行星齿轮、减速器内齿轮等。为了减少齿轮啮合阻力，降低摩擦，提(tí)升(shēng)运(yùn)动(dòng)关节(jié)寿(shòu)命(mìng)，厂(chǎng)家(jiā)会(huì)对(duì)齿(chǐ)轮(lún)、轴(zhóu)、套(tào)尺(chǐ)寸(cùn)；传(chuán)动(dòng)轴(zhóu)的(de)轴(zhóu)跳(tiào)动(dòng)；齿(chǐ)轮(lún)啮(niè)合(hé)面(miàn)粗(cū)糙(cāo)度(dù)进(jìn)行(xíng)管(guǎn)控(kòng)。在(zài)这(zhè)些(xiē)管(guǎn)控(kòng)环(huán)节(jié)，白(bái)光(guāng)干(gàn)涉(shè)仪(yí)、闪(shǎn)测(cè)仪(yí)、线(xiàn)激(jī)光(guāng)传(chuán)感(gǎn)器(qì)、高(gāo)倍(bèi)率(lǜ)超(chāo)景(jǐng)深显微镜都是比较常见的检测设备。

行星齿轮粗糙度测量-白光干涉仪AM系列

减速器齿轮磨损分析-白光干涉仪AM系列

减速器齿轮测量-闪测仪FM系列

/丝杆

目前部分人形机器人的运动关节会采用到如滚珠丝杠的直线运动方案。如特斯拉的擎天柱机器人的手部就包含了12个行星滚珠丝杠结构，腿部包含了14个行星滚珠丝杠。行星滚珠丝杠结构要降低运动噪音，提升运动效率，需要精密磨床进行加工，同样也需要高精度白光干涉仪等测量设备，对轴、丝杠轴跳动，以及齿轮啮合面粗糙度进行精密管控。