1. Aufbau und Verteilung der Gelenke
(1) Verteilung der menschlichen Gelenke
Da der ehemalige Tesla-Roboter 28 Freiheitsgrade realisierte, entspricht dies etwa einem Zehntel der Funktionen des menschlichen Körpers.
Diese 28 Freiheitsgrade verteilen sich hauptsächlich auf den Ober- und Unterkörper. Der Oberkörper umfasst die Schultern (6 Freiheitsgrade), Ellbogen (4 Freiheitsgrade), Handgelenke (2 Freiheitsgrade) und die Taille (2 Freiheitsgrade).
Der Unterkörper umfasst die Markgelenke (2 Freiheitsgrade), Oberschenkel (2 Freiheitsgrade), Knie (2 Freiheitsgrade), Waden (2 Freiheitsgrade) und Knöchel (2 Freiheitsgrade).
(2) Art und Festigkeit der Verbindungen
Diese 28 Freiheitsgrade lassen sich in Dreh- und Lineargelenke unterteilen. Es gibt 14 Drehgelenke, die sich in drei Unterkategorien unterteilen, die sich nach der Drehkraft unterscheiden. Die kleinste Drehgelenkkraft beträgt 20 Nm und wird im Arm verwendet: 110 Nm, 9 Nm und wird in Taille, Rückenmark und Schulter usw. verwendet: 180 Nm und wird in Taille und Hüfte verwendet. Es gibt außerdem 14 Lineargelenke, die sich nach der Kraft unterscheiden. Die kleinsten Lineargelenke haben eine Kraft von 500 Nm und werden im Handgelenk verwendet; 3900 Nm werden im Bein verwendet; und 8000 Nm werden in Oberschenkel und Knie verwendet.
(3) Aufbau des Gelenks
Die Struktur der Gelenke umfasst Motoren, Untersetzungsgetriebe, Sensoren und Lager.
Drehgelenke verwendenMotorenund Oberschwingungsdämpfer,
und in Zukunft könnten optimiertere Lösungen verfügbar sein.
Lineargelenke verwenden Motoren und Kugel- oderKugelumlaufspindelnals Reduzierstücke, zusammen mit Sensoren.
2. Motoren in humanoiden Robotergelenken
Die in den Gelenken verwendeten Motoren sind hauptsächlich Servomotoren und keine rahmenlosen Motoren. Rahmenlose Motoren bieten den Vorteil, Gewicht zu sparen und zusätzliche Teile zu entfernen, um ein höheres Drehmoment zu erzielen. Der Encoder ist der Schlüssel zur Regelung des Motors, und die Genauigkeit des Encoders ist noch immer lückenhaft. Sensoren und Kraftsensoren müssen die Kraft am Ende präzise erfassen, während Positionssensoren die Position des Roboters im dreidimensionalen Raum präzise erfassen müssen.
3. Anwendung von Reduzierstücken in humanoiden Robotergelenken
Bisher wurden hauptsächlich Oberwellengetriebe verwendet, die aus der Übertragung zwischen dem weichen Rad und dem Stahlrad bestehen. Oberwellengetriebe sind effektiv, aber teuer. In Zukunft könnte ein Trend zu Planetengetrieben bestehen, die Oberwellengetriebe ersetzen, da Planetengetriebe relativ günstig sind, die Untersetzung jedoch relativ gering ist. Je nach tatsächlicher Nachfrage kann ein Teil des Planetengetriebes übernommen werden.
Der Wettbewerb um humanoide Robotergelenke umfasst hauptsächlich Reduzierstücke, Motoren und Kugelumlaufspindeln. Bei den Lagern liegen die Unterschiede zwischen in- und ausländischen Unternehmen hauptsächlich in der Präzision und Lebensdauer. Bei den Untersetzungsgetrieben ist das Planetengetriebe günstiger, hat aber eine geringere Verzögerung, während Kugelumlaufspindeln undRollenschraubeeignen sich besser für Fingergelenke. Was Motoren betrifft, verfügen inländische Unternehmen im Bereich der Mikromotoren über eine gewisse Wettbewerbsfähigkeit.
Veröffentlichungszeit: 19. Mai 2025
