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？

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纷加强人形机器人的研发与产业布局。工信部发布的《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(chǐ)寸(cùn)，矽(xì)钢(gāng)片(piàn)尺(chǐ)寸(cùn)，转(zhuǎn)子(zi)轴(zhóu)的(de)尺(chǐ)寸(cùn)。

电(diàn)机(jī)磁(cí)性(xìng)瓦(wǎ)片(piàn)尺(chǐ)寸(cùn)测(cè)量(liàng)-闪(shǎn)测(cè)仪(yí)FM系(xì)列(liè)

矽(xì)钢(gāng)片(piàn)尺(chǐ)寸(cùn)测(cè)量(liàng)-闪(shǎn)测(cè)仪(yí)FM系(xì)列(liè)

电(diàn)机(jī)轴(zhóu)承(chéng)尺(chǐ)寸(cùn)测(cè)量(liàng)-闪(shǎn)测(cè)仪(yí)FM系(xì)列(liè)

在(zài)有(yǒu)刷(shuā)电(diàn)机(jī)上(shàng)，企(qǐ)业(yè)也(yě)会(huì)通(tōng)过(guò)显(xiǎn)微(wēi)镜(jìng)对(duì)碳(tàn)刷(shuā)进(jìn)行(xíng)失(shī)效(xiào)性(xìng)分(fēn)析(xī)。

对(duì)于(yú)一(yī)些(xiē)精(jīng)密(mì)电(diàn)机(jī)，企(qǐ)业(yè)甚(shén)至(zhì)会(huì)选(xuǎn)择(zé)白(bái)光(guāng)干(gàn)涉(shè)仪(yí)，对(duì)碳(tàn)刷(shuā)与(yǔ)换(huàn)向(xiàng)器(qì)的(de)接(jiē)触(chù)面(miàn)进(jìn)行(xíng)分(fēn)析(xī)，控(kòng)制(zhì)两(liǎng)侧(cè)的(de)粗(cū)糙(cāo)度(dù)，从(cóng)而(ér)降(jiàng)低(dī)磨(mó)损(sǔn)，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。

电机线路焊锡失效性分析-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抽检，或者全检。

在伺服电机中，对电机转动角度控制的“磁栅编码器”，也是制造企业重点关注的对象。有些企业会采购白光干涉仪，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，提升运动关节寿命，厂家会对齿轮、轴、套尺寸；传动轴的轴跳动；齿轮啮合面粗糙度进行管控。在这些管控环节，白光干涉仪、闪测仪、线激光传感器、高倍率超景深显微镜都是比较常见的检测设备。

行(xíng)星(xīng)齿(chǐ)轮(lún)粗(cū)糙(cāo)度(dù)测(cè)量(liàng)-白(bái)光(guāng)干(gàn)涉(shè)仪(yí)AM系(xì)列(liè)

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(mù)前(qián)部(bù)分(fēn)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(gāng)结(jié)构(gòu)，腿(tuǐ)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。

滚珠丝杠宽齿表面粗糙度测量-白光干涉仪AM系列

丝杆螺纹斜面形貌分析-白光干涉仪AM系列

白光干涉仪AM系列

一键影像测量仪FM系列

超(chāo)景(jǐng)深(shēn)显(xiǎn)微(wēi)镜AH系列

薄膜厚度测量仪AF系列

3D线激光传感器AR系列

光谱共焦位移传感器AP系列

激光位移传感器SL系列

3D线光谱共焦传感器AS系列

晶圆厚度/TTV/翘曲自动测量设备APS系列