人形機器人關(guān)節(jié)新方案：準直驅(qū)擺線關(guān)節(jié)模組技術(shù)能否打破性能天花板？
人形機器人關(guān)節(jié)新方案：準直驅(qū)擺線關(guān)節(jié)模組技術(shù)能否打破性能天花板？
- 2025/6/17 11:39:06
資本或許讓人形機器人存在泡沫，但技術(shù)并不存在泡沫，尤其越往產(chǎn)業(yè)鏈下游走，越是真刀真槍、沒有水分的硬核較量。核心零部件的進化速度，直接決定了人形機器人的進化速度。
在全球范圍內(nèi)，人形機器人的構(gòu)型如今開始趨同，不少行業(yè)人士認為，人形機器人在硬件方案上已經(jīng)趨于收斂。然而近期，一家名為動易科技的企業(yè)，推出了行業(yè)罕見的準直驅(qū)一體化擺線關(guān)節(jié)系列，其中，大扭矩款PhyArc150峰值扭矩超過530N.m，輕巧款PhyArc102重量僅為1kg，但峰值扭矩密度超200N.m/kg，給本就火熱的行業(yè)撕開了一道創(chuàng)新的口子。
在人形機器人行業(yè)，硬件能力決定了人形機器人的性能上限，關(guān)節(jié)自由度決定了機器人運動模型的復雜度。在關(guān)節(jié)領(lǐng)域，擺線方案是一些機器人公司的預研路線，但行業(yè)內(nèi)并沒有公司將擺線技術(shù)作為主要技術(shù)方案。動易科技作為一家初創(chuàng)公司，上來就不按套路出牌，頗有些行業(yè)顛覆者的意味。
▍擺線方案：獨樹一幟的新路線
通常來講，人形機器人的關(guān)節(jié)模組方案以行星、諧波減速器為主，兩種方案各自的技術(shù)特性決定了其不同的應用邊界。
其中，行星減速器是相對成熟的方案，成本、加工難度都比較低，憑借多級齒輪傳動結(jié)構(gòu)，能夠輸出極高扭矩，但是背隙大一直是行星方案難以解決的問題，在經(jīng)過沖擊后，背隙會變得更大，增加了機器人的控制難度。
而諧波減速器以柔輪變形傳遞動力的獨特設計，雖然實現(xiàn)了極高的傳動精度，從而成為協(xié)作機器人領(lǐng)域的標配，但柔輪強度不夠，在高頻沖擊下易發(fā)生斷裂，導致抗沖擊性不足，壽命與可靠性成為致命短板，限制其在動態(tài)場景的應用。
可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)關(guān)節(jié)方案中，行星減速器雖扭矩強勁卻精度不足，諧波減速器精度卓越卻易受沖擊損傷，這些局限導致人形機器人長期面臨“動力與精度難以兼得”的困境。
而在工業(yè)機械臂領(lǐng)域，RV減速器被廣泛使用。擺線減速器作為RV減速器的一種，其技術(shù)特性恰好填補了行星與諧波方案之間的空白地帶。擺線輪與針齒嚙合的原理，天生具備大扭矩和抗沖擊性，這一特性使其最早在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)、機床轉(zhuǎn)臺等需要高精度、高可靠性、重載荷的場景占據(jù)主導地位。
在人形機器人能力亟待提升的當下，一些人形機器人企業(yè)的視野已經(jīng)轉(zhuǎn)向研發(fā)擺線方案。然而，傳統(tǒng)擺線方案因齒形設計粗放，體積大、背隙大（通常超過3弧分）、反驅(qū)力高，增加了機器人的控制難度，綜合性能難以滿足人形機器人的設計需求。
機器人大講堂獲悉，動易科技本次推出的準直驅(qū)一體化擺線關(guān)節(jié)模組，定位于關(guān)節(jié)模組中的“六邊形戰(zhàn)士”，從底層零部件開始全棧自研，深度融合了高精度擺線減速器、自研力矩電機、驅(qū)動系統(tǒng)與雙編碼器，從而做到了背隙僅有1弧分，可承受5倍以上瞬時過載沖擊力，具備輕量化、高爆發(fā)、抗沖擊、高精度、響應快、集成度高、穩(wěn)定性強等特點。這場“關(guān)節(jié)革命”的背后，是動易對關(guān)節(jié)模組傳統(tǒng)方案的技術(shù)革新——大扭矩、高精度、低反驅(qū)，從此不再是非此即彼的選擇題。
這種多指標的均衡與融合，徹底打破了擺線技術(shù)在人形機器人領(lǐng)域的天花板，成為該賽道上的技術(shù)革新者與破局者，為人形機器人產(chǎn)品帶來了新的可能性和想象力。使得人形機器人產(chǎn)業(yè)，或許正因這樣的“創(chuàng)新方案”，加速逼近“黃金解”的臨界點。
▍全棧自研：機器人“運動心臟”的技術(shù)突圍
動易的破局之道在于通過技術(shù)重構(gòu)，既保留工業(yè)級動力性能，又通過材料實現(xiàn)輕量化，從而填補了人形機器人關(guān)節(jié)技術(shù)的空白，將擺線關(guān)節(jié)模組變?yōu)槿诵螜C器人的高性能動力單元。機器人大講堂了解到，動易科技即將發(fā)布的人形機器人同樣采用了擺線關(guān)節(jié)模組方案，能夠?qū)崿F(xiàn)多種擬人動作。
目前，動易科技展示出的該系列產(chǎn)品包含高扭矩款及高扭矩密度款等多尺寸規(guī)格產(chǎn)品。其中，大扭矩款PhyArc 150峰值扭矩超530N.m，超過F1賽車發(fā)動機扭矩，這種極致的輸出扭矩，能讓人形機器人具備高爆發(fā)、響應快的動態(tài)特性，從而更容易實現(xiàn)高難度等動作，適用于對機器人運動性能和控制精度要求較高的應用場景，能夠滿足機器人在復雜任務和多樣化工作環(huán)境下的需求。
另外一款PhyArc 102重量僅1kg，扭矩密度高達200N.m/kg，則在輕量化與動力性能之間找到完美平衡。
在通訊方面，動易科技自研Ethernet+CANFD雙路混控通訊架構(gòu)，最高支持百兆以上通信帶寬，硬實時通信頻率達1kHz以上，適應高頻運動環(huán)境。
為了進一步提升關(guān)節(jié)的扭矩輸出精度與響應速度，動易科技研發(fā)團隊自主研發(fā)了電機驅(qū)動器、主控板及電源管理系統(tǒng)，大幅提升輸出功率與功率密度。在電機驅(qū)動器領(lǐng)域，動易科技研發(fā)團隊深度優(yōu)化摩擦補償技術(shù)，有效抵消齒槽轉(zhuǎn)矩的不利影響，并且自研轉(zhuǎn)動慣量補償算法，獲得極低的相位延遲從而實現(xiàn)高速響應，憑借精細的電流力矩系數(shù)補償算法，確保扭矩輸出精準無誤。此外，突破性的電源管理系統(tǒng)采用智能優(yōu)化策略，在顯著延長電池續(xù)航能力的同時，配合多重安全防護設計，全方位保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
動易科技自研電機驅(qū)動器、主控板及電源管理系統(tǒng)
此外，動易科技PhyArc系列關(guān)節(jié)模組創(chuàng)新選用了輕質(zhì)材料，在減輕重量的同時，讓關(guān)節(jié)迸發(fā)出更強性能。同時為關(guān)節(jié)加入了獨特的散熱方式，不至于過熱，散熱效率高，讓電機在高功率運行時仍能保持穩(wěn)定。
▍正向研發(fā)：從關(guān)節(jié)模組到智能體生態(tài)
作為引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新的新銳勢力，動易的野心不止于關(guān)節(jié)，而是秉承正向研發(fā)的理念，構(gòu)建「從AI出發(fā)設計硬件-把硬件交給AI」的閉環(huán)，在機器人的硬件設計環(huán)節(jié)就直接服務于AI需求，讓硬件成為AI的“肢體語言”，讓機器人從“理解物理世界”到“改變物理世界”，讓人形機器人成為AGI時代的“通用基礎設施”。
在研發(fā)流程設計上，動易科技的做法也和行業(yè)常規(guī)不同。動易科技創(chuàng)始人兼CEO任曉雨介紹稱，動易科技研發(fā)團隊在設計產(chǎn)品時，會讓算法團隊先行啟動，通過仿真得到數(shù)據(jù)結(jié)果與洞察，再交由機械和電磁團隊從底層設計硬件的性能，接著由電氣團隊優(yōu)化性能，最后再把產(chǎn)品交給算法同事。
這種研發(fā)模式與傳統(tǒng)模式最大的不同在于，在早期設計的時候，就引入了AI 算法，算法團隊通過AI分析——整體的硬件設計、人形機器人的結(jié)構(gòu)，對AI是否友好，AI操控是否柔順，“在這種設計理念之下，可以說我們的硬件是目前市面上最適配AI的硬件”。
在這樣的研發(fā)理念驅(qū)動下，動易科技不僅機器人本體“為AI而設計”，關(guān)節(jié)模組同樣是“AI關(guān)節(jié)”，讓關(guān)節(jié)模組不僅是“動力單元”，也是“智能執(zhí)行終端”。
據(jù)了解，動易科技在做關(guān)節(jié)一體化設計時，研發(fā)團隊反復調(diào)試優(yōu)化了擺線輪的齒型、間隙，提升了減速器的配合精度，同時降低了關(guān)節(jié)的反驅(qū)力，同時在減速器、力矩電機的耦合問題上鉆研了很久，轉(zhuǎn)動慣量與阻尼補償算法能讓電機實時感知0.001度的位置偏差——這種極高的精度可以讓末端精細化操作更精準。
除了型號多樣，動易在設計關(guān)節(jié)模組之初還考慮到了通用性這一問題，為此構(gòu)建出了一套相對完整的智能體關(guān)節(jié)生態(tài)及完整的軟件開發(fā)生態(tài)，在高性能之外提升了集成度。其關(guān)節(jié)搭配自研接口板及開發(fā)套件，擁有完備開發(fā)接口，開發(fā)者可快速上手，而且關(guān)節(jié)之間相互組合，快速構(gòu)建各種形態(tài)的機器人。
未來，隨著多模態(tài)大模型與高性能硬件的協(xié)同創(chuàng)新，人形機器人等產(chǎn)品或有望真正融入生產(chǎn)與生活，成為改變物理世界的關(guān)鍵力量。
動易科技的準直驅(qū)擺線關(guān)節(jié)模組，實現(xiàn)了關(guān)節(jié)模組“扭矩密度、精度、響應速度”的全面超越，其意義不僅在于解決行業(yè)痛點，更在于為人形機器人賦予超強的身體素質(zhì)，讓機器人與物理世界的交互從理想照進現(xiàn)實。正如動易的使命所言——讓機器人從“理解物理世界”到“改變物理世界”，這家人形機器人新銳勢力，正用一塊“運動心臟”叩響未來之門，也在用正向研發(fā)的理念，證明著自研技術(shù)的顛覆性價值。