在人形機器人的發(fā)展趨勢中，人形機器人逐漸從樣機驗證走向工程化落地。而自由度的增加和任務復雜程度的提升，驅(qū)動系統(tǒng)的選擇變得尤為關鍵。

空心杯電機與無框力矩電機因其特定性能優(yōu)勢，正被越來越多地應用于不同關節(jié)。但兩類電機的物理特性不同，適用場景也存在差異。

在實際應用搭配中，若未結(jié)合關節(jié)任務需求進行系統(tǒng)評估，可能帶來額外的權(quán)衡。今天，我們不定義“正確”方案，而是從結(jié)構(gòu)、負載、控制和制造角度，梳理兩類電機的搭配邏輯，供參考。

兩類電機的技術特性對比

空心杯電機采用無鐵芯轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，慣量低、響應快、且無齒槽效應，力矩輸出平穩(wěn)。這些特性使其在手指、眼球或頸部等需要高頻啟停和精細力控的關節(jié)中表現(xiàn)出潛力。

但由于其持續(xù)輸出能力有限，在手腕或肘部等需帶動較大負載的場景中，可能面臨溫升加快、推力波動等問題。若為此額外增加減速機構(gòu)，有可能抵消其高動態(tài)響應的優(yōu)勢，反而增加了系統(tǒng)復雜性。

相比之下，無框力矩電機將定子與轉(zhuǎn)子分離，便于直接集成到關節(jié)中，實現(xiàn)緊湊布局和高扭矩直驅(qū)。這類電機通常更適合肩、髖、膝等大負載關節(jié)。但在像手指這類末端小關節(jié)使用時，其體積和重量可能成為限制因素。

末端質(zhì)量的增加會向上游傳遞，導致手腕乃至整臂的慣量上升，動態(tài)響應變慢，動作的自然性可能下降。局部性能的提升，并不必然帶來整體表現(xiàn)的優(yōu)化。

在人形機器人中，通常需多個電機同時工作，比如五指抓握物體。若各電機的推力常數(shù)或響應速度存在偏差，就可能出現(xiàn)抓力不均、控制精度下降的情況。這種偏差往往不是來自設計圖紙，而是源于制造過程中的細微波動，如繞線張力不穩(wěn)定、匝數(shù)控制不一致、裝配氣隙存在偏差等。

在高自由度的系統(tǒng)中，單個電機的微小差異，可能通過控制環(huán)路被放大而影響整機的穩(wěn)定性和可靠性。

因此，選擇哪類電機，關鍵在于是否匹配關節(jié)的負載特性、運動頻率、空間限制、控制要求等都需要納入考量。對于高頻啟停、輕載精細操作的場景中，空心杯電機可能更具優(yōu)勢；而大扭矩、中低速運行的關節(jié)，無框力矩電機或許更為適合。而最終方案，往往是性能、結(jié)構(gòu)、控制與可制造性間的綜合權(quán)衡。

合利士不設計電機，也不會決定人形機器人的整體架構(gòu)。但我們服務于對電機性能一致性要求較高的領域。因為我們看到，再精密的設計，也需要通過穩(wěn)定的制造過程來實現(xiàn)。如繞線張力、匝數(shù)精度、裝配氣隙，這些工藝參數(shù)的微小波動，可能影響電機的推力輸出、溫升表現(xiàn)和動態(tài)響應。

也正因如此，我們專注于電機智能裝備的研發(fā)與生產(chǎn)，幫助客戶實現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性、高一致性的裝配過程。如果您正在為人形機器人探索驅(qū)動方案或高性能電機的可制造性與量產(chǎn)可行性，歡迎訪問合利士或預約一次線下技術溝通，讓我們從 “如何讓每臺電機都可靠”開始。