伴随着科技进步，人形机器人日渐成为消除劳动力短 缺，将人类从繁重的工作和潜在危险中解放出来的理想之 选。然而，在人形机器人从开始设计到成功交付的过程中， 机器人生产商不可避免的会面临着技术和商业的双重挑战。

　　从技术角度来看，非机器人专用的运控产品会影响人形 机器人的性能。从商业角度来看，价格低廉的电机缺少稳定 性和性能保证，高质量的定制解决方案也存在成本过高，无 法批量生产的风险。技术挑战和商业挑战看似对立，但如果 设计团队不能兼顾性能和适销性，机器人将无法成功投入市 场。因此，只有成功解决技术和商业这两大挑战才能顺利完 成产品从设计到交付的全流程。

　　那么，如何才能真正同步解决人形机器人从设计到交付 过程中的两大挑战呢?

　　第一步：完善运动控制设计

　　运动控制设计应考虑到整个系统。在人形机器人运动所 需的性能水平上，电机不仅是电机本身。该部件必须针对外 形、重量和高度定制的性能特征进行优化，包括能够响应人形 机器人关节所需的动态加速度爆发，同时以最高效率运行。

　　要获得理想的电机规格，首先要了解并记录每个机器人 关节的应用要求，包括全动态转矩和速度范围、运行中可能 遇到的惯性负载范围，以及重量和安装占地面积目标。了解 每个关节的动态要求后，在关节设计的开始阶段不应指定电 机，而是指定机械系统和齿轮箱结构。这些规格将决定如何 对合适的电机与齿轮系统进行配对。

　　旋转关节是人形机器人中最常见的关节类型，谐波减速 机能出色满足这些旋转关节的要求。在选择谐波减速机时， 请考虑外径相对较大的齿轮组能否满足你的设计要求。增大直径可以使用更大直径的电机，从而利用D2L规则。该规则指 出，转矩的增加与电机叠片长度的增加成正比，或者与力矩 臂直径增加的平方成正比。D2L规则提供了一种使每个接头转 矩最大化的简单方法。此外，在许多设计中，减少机器人关 节的轴向长度可以使机器人更加灵活，在狭小空间和接近周 围物体时有更多的工作间隙。

　　谐波减速机具有以下优点：

　　• 零齿隙，实现精确定位和可靠固定;

　　• 在遇到冲击负载时具有可靠性和弹性;

　　• 紧凑的轴向外形尺寸，使机器人设计紧凑灵活;

　　• 单级高减速比，实现高功率密度和平稳的加速/减速;

　　• 可提供适用于机器人关节的商用现有产品。

　　第二步：落实可制造性流程

　　设计出合理的关节结构后，在评估该结构的组件能否扩 展到机器人的全面生产，获得预期市场的青睐前。你可以问 自己几个问题：你的设计是否足够坚固耐用?选择的部件在 从原型过渡到全规模生产时是否容易获得?功能是否优化?机 械性能是否可靠?

　　科尔摩根坚信，在开始阶段采用正确设计能够带来短期 和长期价值，让你凭借更好且更具盈利性的产品更快地进入 市场。对于许多公司来说,这需要改变“将研发与生产分离” 的思维模式。实际上，取得成功需要将研发和生产置于共同 的目标、资源和流程的连续统一体中。

　　除了功能设计之外，卓越运营也应纳入原型机设计流 程。在项目的开始阶段就应考虑设计将如何发展和扩大规 模，从原型机到现场测试，再到低速率初期生产，然后到全 速率生产，从而，最大程度实现可制造性设计。

　　第三步：采用出色的无框技术

　　明确了人形机器人电机选择的思路和方向，接下来就 是：选择一款能够全方位满足设计和制造需求的电机。

　　科尔摩根提供多款无框电机，专为满足机器人关节的 外形、能耗和性能要求而设计。此类电机结构紧凑、重量 轻且节能，还可微调绕组特性，以在每个应用的特定转矩和 速度范围内实现出色效率。这些特性有助于机器人工程师以 更小、更轻的电机提供出色的转矩，从而最大限度地减小尺 寸、重量和能耗。科尔摩根无框电机按照极高的质量标准制 造,具有人形机器人从原型机制造到全面生产所需的性能、可 制造性、交付和支持能力。助力人形机器人实现从设计到交 付的顺利推进。

　　例如，科尔摩根的TBM2G系列无框伺服电机就是为人形 机器人量身定制的电机的典型代表。

　　(1)灵活适配

　　TBM2G电机有七种框架尺寸可供选择，每种尺寸都可围 绕三种不同的磁钢长度进行优化。与通常只有三到五种框架尺 寸的同类电机相比，这是一个巨大的优势。凭借如此多的选 择，用户可根据机器人的预期用途来指定TBM2G电机，以在 每台机器人的每个关节上实现尺寸/重量和转矩的理想平衡。

　　(2)轻盈紧凑

　　当人形机器人有多个关节时，每个关节的重量和尺寸节 省可以使机器人整体更轻，从而降低支撑和移动自身重量所 需的能量。结构紧凑、重量轻、尺寸合适的TBM2G电机是实 现这一工程目标的理想选择。同时，TBM2G采用了先进的材 料， 并且可以选择多种绕组，以帮助工程师实现优化的机电一 体化解决方案，满足人形机器人关节对速度和转矩的要求。

　　TBM2G电机在人形机器人应用中具有如下优势：

　　• 兼具小尺寸大持续转矩，并可以一致的转矩实现快速 加速;

　　• 可靠的响应度和精确度，在低压供电应用中可实现超高 效率;

　　• 低温升，延长关节部件寿命;

　　• 大内径通孔，优化关节内部布局。

　　通过以上简单的三个步骤，即刻可以与科尔摩根携手快 速完成兼具性能和适销性的人形机器人的应用分析与方案设 计，突破人形机器人从设计到交付过程中的技术及商业两大 挑战。