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仿人機器人靈巧手-結構向高承重發展,滾柱螺桿數量或將翻倍

隨著智慧製造和機器人技術的快速發展,仿人機器人的靈巧手作為與外界互動的工具,其重要性日益凸顯。靈巧手的設計靈感源自於人手複雜的結構和功能,使機器人能夠執行抓取、操縱甚至感知等多樣化的任務。隨著工業自動化和人工智慧技術的不斷進步,靈巧手正逐漸從單一重複性任務的執行者轉變為能夠執行複雜多變任務的智慧體。在這轉變過程中,國產靈巧手的競爭力逐漸顯現,尤其是在驅動裝置、傳動裝置、感測器裝置等方面,國產化進程迅速,成本優勢明顯。

行星滾柱螺桿

行星r奧勒s船員關節是人形機器人「肢體」的核心,可用於手臂、腿部和靈巧手等多種應用,提供精確的線性運動控制。特斯拉的擎天柱軀幹在手部使用了14個旋轉關節、14個線性關節和12個空心杯關節。線性關節使用14個反向行星滾柱螺桿(肘部2個、腕部4個、腿部8個),這些螺桿分為500N、3900N和8000N三種規格,以適應不同關節的承重需求。

特斯拉在其人形機器人擎天柱(Optimus)中使用倒置行星滾柱螺槓,或許是基於其在性能上的優勢,尤其是在承載能力和剛度方面。不過,也不排除對承載能力要求較低的人形機器人採用成本較低的滾珠螺桿。

鮑爾機組在不同產業的廣泛應用與市場需求:

在2024北京機器人展覽會上,KGG展出了4mm直徑的行星滾柱螺桿和1.5mm直徑的滾珠螺桿;此外,KGG還展出了整合行星滾柱螺桿解決方案的靈巧手。

滾珠螺桿
導軌

直徑4mm行星滾柱螺槓

直徑4mm行星滾柱螺槓
行星滾柱螺桿直徑

1.新能源汽車應用:隨著汽車電動化、智慧化的發展,螺絲汽車領域的研究不斷深入,如汽車線控制動系統(EMB)、後輪轉向系統(iRWS)、線控轉向系統(SBW)、懸吊系統等,以及汽車零件的調整與控制裝置。

2.工具機產業的應用:滾珠螺桿是工具機的標準核心部件之一,工具機包含旋轉軸和直線軸,直線軸由螺桿和導軌實現工件的精確定位和移動。傳統工具機主要採用梯形螺桿/滑動螺槓,數控機床是在傳統機床的基礎上,增加了數位控制系統,對驅動工件的精度要求更高,目前多採用滾珠螺桿。全球工具機廠供應鏈中的主軸、擺頭、迴轉工作台等功能部件大多數機床廠出於定制化或差異化考慮傾向於自產自銷,但滾動功能部件基本全部外購,伴隨機床產業的升級對滾動功能部件的需求持續增長的確定性較強。

1.5mm直徑滾珠螺桿
直徑滾珠螺桿

1.5mm直徑滾珠螺桿

滾珠螺桿1
行星滾柱螺桿直徑

3.人形機器人應用:人形機器人執行機構分為液壓和電動機構兩種方案。液壓機構雖然性能較好,但成本和維護成本較高,目前使用較少。電動方案是目前的主流選擇,行星滾柱螺桿具有較強的承載能力,是人形機器人的核心部件。線性執行器人形機器人的技術路線,用來實現機器人關節的精確控制。國外的特斯拉、德國慕尼黑大學的LOLA機器人,國內的華匯理工、克卜勒都採用了這種技術路線。

對行星滾柱螺桿而言,目前國內行星滾柱螺桿市場主要由國外廠商佔據,其中領先的國外廠商瑞士Rollvis、瑞士GSA和瑞典Ewellix的市佔率分別佔26%、26%、14%。

國內企業在行星滾柱絲槓核心技術上與國外企業仍有一定差距,但在導程精度、最大動載荷、最大靜態負載等性能方面正逐步赶超,國內行星滾柱絲槓廠商綜合市場佔有率為19%。


發佈時間:2025年2月28日