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人形機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動新方向:擺線減速器技術(shù)優(yōu)勢與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展
發(fā)布日期:2025-09-12 09:53:51

人形機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動新方向:擺線減速器技術(shù)優(yōu)勢與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

1、擺線減速器兼具諧波減速器和行星減速器的優(yōu)勢,是人形機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動的新方向

擺線減速器作為一種結(jié)合了諧波減速器與行星減速器優(yōu)勢的傳動裝置,正逐漸成為人形機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動的新興選擇。其采用行星傳動結(jié)構(gòu),通過擺線輪與內(nèi)齒圈的多齒嚙合實現(xiàn)高減速比。即便在高減速比與高精度工況下,擺線減速器仍能保持較高的負(fù)載能力,但也存在體積與重量相對較大的挑戰(zhàn)。因此,盡管其性能可滿足人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的傳動需求,仍需通過針對性優(yōu)化設(shè)計,以進(jìn)一步提升綜合性能,成為更理想的關(guān)節(jié)解決方案。

擺線減速器的核心競爭力在于其“多齒嚙合”特性。相比傳統(tǒng)齒輪僅1-2對齒嚙合,擺線減速器可實現(xiàn)60%以上的齒同時參與嚙合,使載荷分布更為均勻,相同體積下的承載能力較諧波減速器提升300%以上。這一結(jié)構(gòu)特點為其帶來以下顯著優(yōu)勢:

擺線減速器結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

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資料來源:普華有策

這些特性使擺線針輪減速器具備大扭矩、高抗沖擊性和高傳動精度等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于對可靠性、精度與負(fù)載要求較高的工業(yè)領(lǐng)域??傮w來看,擺線減速器在高減速比與高精度傳動中仍能維持較高負(fù)載能力,雖在體積與重量方面存在一定局限,但通過結(jié)構(gòu)與材料的優(yōu)化,有望更好地適配人形機(jī)器人關(guān)節(jié)的性能需求。

2、國內(nèi)企業(yè)布局與技術(shù)進(jìn)展

(1)雙環(huán)傳動

公司在RV減速器基礎(chǔ)上實現(xiàn)技術(shù)突破,產(chǎn)品尤其適用于人形機(jī)器人的膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié),具備高精度、高剛性、高穩(wěn)定性和大承載能力。通過仿人體關(guān)節(jié)運(yùn)動規(guī)律構(gòu)建齒形修正模型,經(jīng)ANSYS模擬驗證,齒輪接觸應(yīng)力均勻性提升40%,磨損顯著降低。采用雙擺線針輪錯位嚙合技術(shù),將回差控制于15弧秒(約0.004毫米)。在材料與工藝方面,擺線輪采用20CrMnTiH合金鋼,針齒銷選用GCr15軸承鋼并經(jīng)貝氏體淬火處理,齒輪表面通過激光焊接WC-Co超硬合金,抗疲勞強(qiáng)度提升50%,達(dá)到德國DIN 3990最高標(biāo)準(zhǔn)。

該減速器已應(yīng)用于優(yōu)必選Walker X和特斯拉Optimus機(jī)器人。2025年第一季度,其RV-80E型號進(jìn)入特斯拉上海工廠的PVT階段,為Optimus膝、髖關(guān)節(jié)提供配套,需通過200萬次屈伸循環(huán)(相當(dāng)于人類10年步行)且齒面磨損小于0.005毫米的耐久測試,以及-40℃至85℃溫度范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行1000小時、傳動精度衰減不超過5%的環(huán)境可靠性驗證。

(2)禾川科技

推出Hu-MCS系列輕量化高效擺線關(guān)節(jié)執(zhí)行器,專為人形機(jī)器人設(shè)計,具備如下特點:

兼有高精度與高抗沖擊性,低背隙設(shè)計可承受瞬時過載;

高爆發(fā)扭矩與毫秒級響應(yīng),額定與峰值轉(zhuǎn)速適配步態(tài)調(diào)整與動態(tài)平衡場景;

輕量化與高集成度,去除冗余結(jié)構(gòu),同等扭矩下重量低于傳統(tǒng)方案;

高可靠性與穩(wěn)定性,全生命周期性能衰減低,無需額外傳感器即可實現(xiàn)安全交互。

(3)中大力德

公司產(chǎn)品線覆蓋廣泛,其“擺線針輪精密減速器”曾中標(biāo)工信部2017工業(yè)強(qiáng)基工程,“永磁無刷電機(jī)行星齒輪減速機(jī)構(gòu)”被列入國家火炬計劃,RV減速器與諧波減速器也入選浙江省首臺套名單。作為深耕減速器領(lǐng)域的頭部企業(yè),中大力德在設(shè)備與工藝方面積累深厚,有望進(jìn)入人形機(jī)器人核心供應(yīng)鏈。

(4)豪能股份

在重慶璧山區(qū)政府支持下,公司將機(jī)器人用高精密減速機(jī)納入長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃,目前已積極開展相關(guān)技術(shù)研發(fā),涵蓋減速機(jī)與關(guān)節(jié)驅(qū)動總成。未來擬參與璧山區(qū)人工智能機(jī)器人項目,共同構(gòu)建機(jī)器人產(chǎn)業(yè)生態(tài),推動高精密減速機(jī)業(yè)務(wù)發(fā)展。

(5)科盟創(chuàng)新

推出新型輕量化擺線減速機(jī),采用Peek材料實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重,彌補(bǔ)了諧波減速器抗沖擊性弱的缺陷。通過小數(shù)、多齒數(shù)、高減速比設(shè)計,實現(xiàn)重量降低73%,扭矩重量比提升51%,傳動效率提高至90%。

3、擺線減速器行業(yè)發(fā)展趨勢

擺線減速器行業(yè)正迎來高速發(fā)展期,主要受人形機(jī)器人及工業(yè)自動化需求的強(qiáng)勁驅(qū)動。該部件因兼具高精度、大扭矩和高可靠性,成為人形機(jī)器人下肢、腰髖等重負(fù)載關(guān)節(jié)的理想選擇,推動市場持續(xù)增長。技術(shù)演進(jìn)圍繞輕量化(如采用PEEK材料)、更高精度和更高強(qiáng)度方向發(fā)展,同時國產(chǎn)化進(jìn)程顯著加速,以雙環(huán)傳動、中大力德為代表的國內(nèi)企業(yè)突破技術(shù)壁壘,逐步切入國際主流供應(yīng)鏈。隨著規(guī)?;a(chǎn)帶來成本下降以及人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化逐步落地,擺線減速器有望在更多高端領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

2025-2031擺線減速器行業(yè)市場調(diào)研及發(fā)展趨勢預(yù)測報告涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模,產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)/專利、競爭格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場集中度、重點企業(yè)/玩家,企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動因素、市場前景預(yù)測,投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險等內(nèi)容。同時北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項調(diào)研項目、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項目可行性研究報告、專精特新小巨人認(rèn)證、市場占有率報告、十五五規(guī)劃、項目后評價報告、BP商業(yè)計劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍(lán)白皮書、國家級制造業(yè)單項冠軍企業(yè)認(rèn)證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。