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人形机器人专题链条在人形机器人中的应用

发布时间:2025/1/19 16:52:58   

(报告出品方:中邮证券)

1当前人形机器人传动执行方案比较

1.1高精度的传动控制使得机械传动被广泛应用

传递动力主要有三种基本方式:机械传动、电力传动和流体动力传动(含气压传动及液压传动)。一般需要根据每种传动方式的基本特点来正确地选择适合的传动方式。

电力传动是利用电力设备并调节电参数来传递动力和进行控制的。其主要优点是能量传递方便,信号传递迅速,标准化程度高,易于实现自动化等。其缺点是运动平稳性差,易受外界负载的影响,惯性大,起动及换向慢,成本较高,受温度、湿度、振动、腐蚀等环境因素影响较大。为了改善其传动性能,有些场合往往与机械(机电传动)、气压或液压传动结合使用。

气压传动是用压缩空气作为工作介质进行能量传递和控制的。其优点是结构简单,成本低,易于实现无级调速,阻力损失小,防火防爆,对工作环境适应性好。其缺点是由于空气易压缩,负载对传动特性的影响较大,工作压力低,只适用于小功率传动。

液压传动是以液体作为工作介质进行能量转换、传递和控制的。其优点是功率/质量比及力/质量比大,控制灵活,响应速度快,能实现无级调速,控制方便容易实现自动化,液压元件易于通用化、标准化,使用寿命长等。其缺点是作为工作介质的液体泄漏导致污染,液体的可压缩性、温度影响及管路弹性变形等导致难以实现严格的传动比、传动效率较低,液压元件制造精度高价格贵,且在封闭系统内工作故障难以处理。

机械传动是通过齿轮、齿条、带、链等机件传递动力和进行控制的,能够转变原动机输出的动力及运动形式以满足工作机的需求,实际运用中常见多种基本传动机构组合使用以构成机械传动系统。其优点是传动准确可靠、传动效率高,实现回转运动的结构简单,同时可以传递较大扭矩,制造容易、操作简单、维护方便等。其缺点是一般不能进行无级调速,远距离传动较困难,结构复杂成本高等。因此,机械传动主要用于中低速、传动比要求精确的工作场景中。

根据传动原理的差异,可将机械传动分为摩擦传动、啮合传动、推压传动三类。其中,摩擦传动包括带传动、绳传动等;啮合传动包括齿轮/齿轮机构传动(圆柱齿、锥齿、行星齿等)、蜗杆传动、螺旋传动、链传动、同步带传动等;推压传动包括凸轮/棘轮/槽轮机构、连杆机构等。

1.2链传动相较于其他传动有其特定优势区间

根据应用场景的不同需求,才能选择出最为适合的机械传动形式。最主要需要考虑的是执行系统中驱动力的情况、传导到各关节点之后需要实现的运动形式/方向/速度、运转工况等核心方面。其他还需考量的有工作传递的功率大小(齿轮传动>带/链传动>蜗杆传动),传动效率,结构布置与外廓尺寸(传动尺寸紧凑:齿轮传动、蜗杆传动,传动距离较远:带/链传动),传动部件运转环境(工作环境恶劣一般用链传动),输出运动的精度,位置结构和尺寸等。各主要传动形式的特点及应用场景选择如下表。

通过对比各类机械传动的特点,我们能够注意到,链传动应用在传动速度低、负载/扭矩大、传动效率要求高、输入输出中心距较远、工作环境恶劣等场景下表现优异,而在安装空间较小、需求传动平稳性高(链传动瞬时传动比不固定)、需要输出直线运动等场景则不甚合适。

1.3人形机器人应用场景天然需求灵活的运动性能

人形机器人的运动性能作为最直观的产品表现,是消费者首要

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