人形機(jī)器人關(guān)節(jié)新方案：準(zhǔn)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(jī)器人關(guān)節(jié)新方案：準(zhǔn)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(jī)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(jìn)化速度，直接決定了人形機(jī)器人的進(jìn)化速度。
在全球范圍內(nèi)，人形機(jī)器人的構(gòu)型如今開始趨同，不少行業(yè)人士認(rèn)為，人形機(jī)器人在硬件方案上已經(jīng)趨于收斂。然而近期，一家名為動(dòng)易科技的企業(yè)，推出了行業(yè)罕見的準(zhǔn)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?jī)H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(jī)器人行業(yè)，硬件能力決定了人形機(jī)器人的性能上限，關(guān)節(jié)自由度決定了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型的復(fù)雜度。在關(guān)節(jié)領(lǐng)域，擺線方案是一些機(jī)器人公司的預(yù)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(dòng)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(dú)樹一幟的新路線
通常來講，人形機(jī)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(yīng)用邊界。
其中，行星減速器是相對(duì)成熟的方案，成本、加工難度都比較低，憑借多級(jí)齒輪傳動(dòng)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(huì)變得更大，增加了機(jī)器人的控制難度。
而諧波減速器以柔輪變形傳遞動(dòng)力的獨(dú)特設(shè)計(jì)，雖然實(shí)現(xiàn)了極高的傳動(dòng)精度，從而成為協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域的標(biāo)配，但柔輪強(qiáng)度不夠，在高頻沖擊下易發(fā)生斷裂，導(dǎo)致抗沖擊性不足，壽命與可靠性成為致命短板，限制其在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的應(yīng)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(qiáng)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(dǎo)致人形機(jī)器人長(zhǎng)期面臨“動(dòng)力與精度難以兼得”的困境。
而在工業(yè)機(jī)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(bǔ)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(jī)器人關(guān)節(jié)、機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)等需要高精度、高可靠性、重載荷的場(chǎng)景占據(jù)主導(dǎo)地位。
在人形機(jī)器人能力亟待提升的當(dāng)下，一些人形機(jī)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(shè)計(jì)粗放，體積大、背隙大（通常超過3弧分）、反驅(qū)力高，增加了機(jī)器人的控制難度，綜合性能難以滿足人形機(jī)器人的設(shè)計(jì)需求。
機(jī)器人大講堂獲悉，動(dòng)易科技本次推出的準(zhǔn)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(jī)、驅(qū)動(dòng)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(shí)過載沖擊力，具備輕量化、高爆發(fā)、抗沖擊、高精度、響應(yīng)快、集成度高、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。這場(chǎng)“關(guān)節(jié)革命”的背后，是動(dòng)易對(duì)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(biāo)的均衡與融合，徹底打破了擺線技術(shù)在人形機(jī)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(jī)器人產(chǎn)品帶來了新的可能性和想象力。使得人形機(jī)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(diǎn)。
▍全棧自研：機(jī)器人“運(yùn)動(dòng)心臟”的技術(shù)突圍
動(dòng)易的破局之道在于通過技術(shù)重構(gòu)，既保留工業(yè)級(jí)動(dòng)力性能，又通過材料實(shí)現(xiàn)輕量化，從而填補(bǔ)了人形機(jī)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(jī)器人的高性能動(dòng)力單元。機(jī)器人大講堂了解到，動(dòng)易科技即將發(fā)布的人形機(jī)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(dòng)作。
目前，動(dòng)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(dòng)機(jī)扭矩，這種極致的輸出扭矩，能讓人形機(jī)器人具備高爆發(fā)、響應(yīng)快的動(dòng)態(tài)特性，從而更容易實(shí)現(xiàn)高難度等動(dòng)作，適用于對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能和控制精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，能夠滿足機(jī)器人在復(fù)雜任務(wù)和多樣化工作環(huán)境下的需求。
另外一款PhyArc 102重量?jī)H1kg，扭矩密度高達(dá)200N.m/kg，則在輕量化與動(dòng)力性能之間找到完美平衡。
在通訊方面，動(dòng)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(shí)時(shí)通信頻率達(dá)1kHz以上，適應(yīng)高頻運(yùn)動(dòng)環(huán)境。
為了進(jìn)一步提升關(guān)節(jié)的扭矩輸出精度與響應(yīng)速度，動(dòng)易科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域，動(dòng)易科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)深度優(yōu)化摩擦補(bǔ)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(dòng)慣量補(bǔ)償算法，獲得極低的相位延遲從而實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)，憑借精細(xì)的電流力矩系數(shù)補(bǔ)償算法，確保扭矩輸出精準(zhǔn)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(zhǎng)電池續(xù)航能力的同時(shí)，配合多重安全防護(hù)設(shè)計(jì)，全方位保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
動(dòng)易科技自研電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、主控板及電源管理系統(tǒng)
此外，動(dòng)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(shí)，讓關(guān)節(jié)迸發(fā)出更強(qiáng)性能。同時(shí)為關(guān)節(jié)加入了獨(dú)特的散熱方式，不至于過熱，散熱效率高，讓電機(jī)在高功率運(yùn)行時(shí)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(shì)力，動(dòng)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(shè)計(jì)硬件-把硬件交給AI」的閉環(huán)，在機(jī)器人的硬件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就直接服務(wù)于AI需求，讓硬件成為AI的“肢體語言”，讓機(jī)器人從“理解物理世界”到“改變物理世界”，讓人形機(jī)器人成為AGI時(shí)代的“通用基礎(chǔ)設(shè)施”。
在研發(fā)流程設(shè)計(jì)上，動(dòng)易科技的做法也和行業(yè)常規(guī)不同。動(dòng)易科技創(chuàng)始人兼CEO任曉雨介紹稱，動(dòng)易科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，會(huì)讓算法團(tuán)隊(duì)先行啟動(dòng)，通過仿真得到數(shù)據(jù)結(jié)果與洞察，再交由機(jī)械和電磁團(tuán)隊(duì)從底層設(shè)計(jì)硬件的性能，接著由電氣團(tuán)隊(duì)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(shè)計(jì)的時(shí)候，就引入了AI 算法，算法團(tuán)隊(duì)通過AI分析——整體的硬件設(shè)計(jì)、人形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)，對(duì)AI是否友好，AI操控是否柔順，“在這種設(shè)計(jì)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(dòng)下，動(dòng)易科技不僅機(jī)器人本體“為AI而設(shè)計(jì)”，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(dòng)力單元”，也是“智能執(zhí)行終端”。
據(jù)了解，動(dòng)易科技在做關(guān)節(jié)一體化設(shè)計(jì)時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)反復(fù)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(shí)降低了關(guān)節(jié)的反驅(qū)力，同時(shí)在減速器、力矩電機(jī)的耦合問題上鉆研了很久，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與阻尼補(bǔ)償算法能讓電機(jī)實(shí)時(shí)感知0.001度的位置偏差——這種極高的精度可以讓末端精細(xì)化操作更精準(zhǔn)。
除了型號(hào)多樣，動(dòng)易在設(shè)計(jì)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(duì)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(jī)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(jī)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(dòng)易科技的準(zhǔn)直驅(qū)擺線關(guān)節(jié)模組，實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)模組“扭矩密度、精度、響應(yīng)速度”的全面超越，其意義不僅在于解決行業(yè)痛點(diǎn)，更在于為人形機(jī)器人賦予超強(qiáng)的身體素質(zhì)，讓機(jī)器人與物理世界的交互從理想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。正如動(dòng)易的使命所言——讓機(jī)器人從“理解物理世界”到“改變物理世界”，這家人形機(jī)器人新銳勢(shì)力，正用一塊“運(yùn)動(dòng)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(jià)值。