隨著人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù)提速，關(guān)節(jié)模組作為其運(yùn)動(dòng)執(zhí)行的核心單元，直接決定機(jī)器人動(dòng)作流暢度、運(yùn)行可靠性及人機(jī)交互體驗(yàn)。當(dāng)前，振動(dòng)與噪聲問題成為制約關(guān)節(jié)模組性能升級(jí)的關(guān)鍵瓶頸，不僅影響機(jī)器人步態(tài)度、縮短核心部件使用壽命，更限制其在醫(yī)療、家庭服務(wù)等對(duì)靜音要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景落地。
經(jīng)行業(yè)技術(shù)攻堅(jiān)排查，人形機(jī)器人關(guān)節(jié)模組振動(dòng)與噪聲的產(chǎn)生，主要源于傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、裝配及工況適配四大核心成因，且各因素相互影響、疊加放大。其一，傳動(dòng)部件精度不足，諧波減速機(jī)、行星齒輪箱等核心部件的齒形誤差、齒側(cè)間隙過大，加工表面粗糙度過高，嚙合時(shí)易產(chǎn)生沖擊與摩擦，這是振動(dòng)噪聲的主要來源。其二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材質(zhì)適配不當(dāng)，關(guān)節(jié)模組需兼顧輕量化與緊湊性，部分設(shè)計(jì)忽略振動(dòng)緩沖，且關(guān)節(jié)殼體阻尼性差，無法有效吸收振動(dòng)、阻隔噪聲，易引發(fā)部件共振。
其三，裝配工藝不規(guī)范，軸系平行度校準(zhǔn)偏差、軸承間隙調(diào)節(jié)不當(dāng)，導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)部件碰撞、摩擦加劇，進(jìn)一步放大振動(dòng)噪聲隱患。其四，工況適配與潤滑失效，高負(fù)載運(yùn)行時(shí)電機(jī)扭矩波動(dòng)、關(guān)節(jié)動(dòng)作切換頻繁易引發(fā)軸系扭振，且不當(dāng)潤滑脂在高低溫環(huán)境下易失效，無法形成穩(wěn)定油膜，加劇金屬直接接觸摩擦，形成“溫升-潤滑失效-噪聲加大”的惡性循環(huán)。據(jù)行業(yè)調(diào)研顯示，超過60%的人形機(jī)器人運(yùn)行故障，均與上述因素引發(fā)的振動(dòng)噪聲相關(guān)。
針對(duì)以上成因，紐格爾施策，從四大維度推出系統(tǒng)性改進(jìn)措施，破解振動(dòng)噪聲難題。核心傳動(dòng)部件優(yōu)化方面，提升諧波減速機(jī)、行星齒輪箱加工精度，優(yōu)化齒廓修形設(shè)計(jì)，減小齒側(cè)間隙與嚙合沖擊，搭配高精度軸承降低摩擦噪聲，同時(shí)采用寬溫域潤滑脂，確保在復(fù)雜工況下形成穩(wěn)定油膜，避免潤滑失效。
結(jié)構(gòu)與材質(zhì)升級(jí)方面，采用高阻尼復(fù)合材料制作關(guān)節(jié)殼體，搭配3D打印鏤空緩沖結(jié)構(gòu)，提升振動(dòng)吸收能力，同時(shí)將伺服電機(jī)與諧波減速機(jī)高度集成，減少部件碰撞與共振隱患，兼顧輕量化與靜音性，部分方案可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行噪聲降至22分貝的靜音效果。裝配管控方面，規(guī)范裝配流程，通過高精度設(shè)備校準(zhǔn)軸系平行度與部件間隙，提升裝配一致性，杜絕人為誤差。
工況適配優(yōu)化方面，升級(jí)AI運(yùn)動(dòng)控制算法，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)動(dòng)作平穩(wěn)切換，減少扭矩波動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)，同時(shí)引入高精度高強(qiáng)度減震結(jié)構(gòu)，如同為關(guān)節(jié)加裝“韌帶”，減少振動(dòng)傳導(dǎo)與噪聲產(chǎn)生。目前，該套改進(jìn)措施成效顯著，可將關(guān)節(jié)模組運(yùn)行噪聲降至45分貝以下，振動(dòng)幅度控制在微米級(jí)，較傳統(tǒng)產(chǎn)品振動(dòng)噪聲降低40%以上，已適配國內(nèi)頭部人形機(jī)器人企業(yè)量產(chǎn)需求，打破國外技術(shù)壟斷。
未來，紐格爾將持續(xù)深化原因研究與措施迭代，結(jié)合人形機(jī)器人場(chǎng)景化需求，優(yōu)化改進(jìn)方案、完善定制化服務(wù)，進(jìn)一步降低制造成本，推動(dòng)關(guān)節(jié)模組向低振、靜音、方向升級(jí)，助力國產(chǎn)人形機(jī)器人突破核心技術(shù)壁壘，加速產(chǎn)業(yè)化落地，為智能裝備制造業(yè)自主可控發(fā)展注入新動(dòng)能。
