人形機器人核心零部件梳理之行星滾柱絲杠

年初，特斯拉人形機器人Optimus GEN 2的新視頻放出，提速30%且流暢的步行能力與惟妙惟肖的擬人姿態，令人印象深刻，仿佛感受到了人形機器人商業化即將到來的氣息。馬斯克提到，具身人形機器人將會與人類有機融合，廣泛應用于生產、生活、醫療等方方面面，未來將達到與人類為2：1的比例，且不論是否成真，毫無疑問的是，人形機器人產業有著極為廣闊的市場和應用場景。

作為人形機器人的核心減速部件之一，行星滾柱絲杠在特斯拉的Optimus機器人身上有著高達10-14個直線關節應用，在行走運動中扮演著至關重要的角色。本文將對人形機器人中的行星滾柱絲杠結構進行梳理，分析其結構、工作原理、性能特點以及在人形機器人中的應用。

一、行星滾柱絲杠的結構與工作原理

行星滾柱絲杠是一種高精度的傳動裝置，主要由絲杠、滾柱、螺母、內齒圈、保持架以及彈性擋圈等部分組成。其工作原理是通過行星滾柱在絲杠上的滾動，將旋轉運動轉化為直線運動，從而實現機器人的精確位移。

二、行星滾柱絲杠的性能特點

高精度：行星滾柱絲杠采用精密的制造工藝和材料，具有較高的傳動精度和重復定位精度，能夠滿足人形機器人對運動控制的高要求。

高承載能力：行星滾柱絲杠的結構設計合理，能夠承受較大的負載，確保機器人在各種復雜環境下穩定運行。

長壽命：采用優質的耐磨材料和先進的潤滑技術，行星滾柱絲杠具有較高的耐磨性和耐用性，能夠降低機器人的維護成本。

低噪音：行星滾柱絲杠在運行過程中產生的噪音較低，有助于提升機器人的使用體驗。

三、行星滾柱絲杠在人形機器人中的應用

關節驅動：行星滾柱絲杠作為人形機器人關節的驅動部件，能夠實現關節的精確轉動和定位，使機器人能夠模擬人類的運動姿態。

步態控制：通過精確控制行星滾柱絲杠的位移和速度，可以實現人形機器人步態的平穩過渡和精確調整，提高機器人的行走穩定性和舒適性。

動作執行：在機器人的抓取、操作等動作中，行星滾柱絲杠能夠提供穩定的動力輸出和精確的位置控制，確保機器人能夠準確執行各種任務。

對特斯拉optimas機器人關節的分析研報，我們得知，一共使用了14個線性關節，包括大臂*2、小臂*4、大腿*4、小腿*4，其中用到的行星滾柱絲杠預估為10-14個，在機器人一體化關節中的價值占比將接近20%。而一體化關節預計占人形機器人整體價值量的50%，可見其重要性。

四、結語

2023年11月，工信部正式下發文件《人形機器人創新發展指導意見》，指出到2025年，要建立人形機器人的創新體系，確保大腦 小腦 肢體等一批關鍵技術取得突破，整機產品達到國際先進水平，實現批量生產。

行星滾柱絲杠作為人形機器人的核心零部件之一，其高精度、高承載能力和長壽命等特點使其成為人形機器人運動控制的關鍵部件。當前，市場份額基本被歐洲品牌占據，因為制造工藝需要高精密的磨床及旋風銑床，以及特種合金鋼、PCBN刀具、熱處理工藝等，國內一直被卡脖子，而國際品牌單個產品的售價高達2萬元。不過，國內的工業機床和基礎制造能力在飛速發展，包括諧波減速器在內的一些關鍵零部件已經有所突破，而行星滾柱絲杠將是人形機器人必須要解決的核心零部件，國內不少企業已經展開相關產品的研發與生產，在巨大市場前景和國家政策及資本支持下，相信不久的將來會有所突破。

國家層面給出了指引和方向，人形機器人已經不止是一個產品類別，而是一個國家工業綜合國力的重要體現，泰科機器人順勢而為，發揮自身16年伺服系統、運動控制領域的核心技術，全力沖刺人形機器人產業鏈，推出純國產的采用線性行星滾柱絲杠的關節模組，力爭早日擺脫卡脖子，降本增效，為中國人形機器人的商業化和普及發展貢獻綿薄之力！