机器人腿部的电机选择需综合考虑扭矩、重量、响应速度及环境适应性等因素。根据当前技术发展和搜索结果,主流方案如下:
1. 无框力矩电机
特点:无外壳设计节省空间,扭矩密度高,适合高动态运动(如跑跳)。髋关节、膝关节等承重部位常采用此类电机,单个售价从几百到上万元不等,代表厂商包括步科、卧龙等。
应用案例:特斯拉人形机器人全身约使用14个无框力矩电机,宇树科技H1人形机器人的膝关节扭矩达360N·m,髋关节220N·m。
2. 伺服电机
特点:高精度闭环控制,动态响应快,支持力矩/速度/位置多模式控制,适用于需要精准轨迹规划的关节(如脚腕、膝关节)。
技术细节:常搭配谐波或行星减速机使用,宇树科技腿部采用十字万向结构连接脚腕,电机布置于大腿中部负责旋转。
3. 一体化关节模组
趋势:集成电机、减速器、编码器的模块化方案,降低开发门槛。例如:
灵足时代RobStride 05仅重190克,峰值扭矩5.5N·m,售价千元内,适合轻量化需求。
云深处J60系列峰值扭矩94Nm,支持快速响应,起售价599元。
4. 其他电机类型
无刷直流电机(BLDC):效率高、寿命长,适用于高速运动场景(如腿部摆动)。
步进电机:成本低但精度较差,多用于负载较小的辅助关节。
5. 选型关键参数
扭矩与转速:膝关节需高扭矩(如宇树H1达360N·m),髋关节需兼顾扭矩与速度。
减速比:70-170mm关节电机可通过不同减速比匹配扭矩需求,支持CANopen/EtherCAT通信。
重量:轻量化设计(如波士顿动力Spot腿部采用玻璃纤维减重)直接影响运动灵活性。
6. 标准化与测试
- 国家标准GB/T 43200-2023对一体化关节性能提出要求,涵盖扭矩精度、耐久性等指标,推动行业规范化。