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人形机器人为什么不能只靠大扭矩电机?
作者: 自媒体运营 编辑: 自媒体运营 来源: 发布日期: 2025.10.27
信息摘要:
人形机器人不仅仅是AI算法的载体,更是......

当人们第一次看到人形机器人行走、弯腰、搬运重物时,往往会惊叹:“这机器真有劲”!

 

在许多人印象中,人形机器人的核心能力就是“有力气”——只要关节电机扭矩够大,就能完成各种任务。

  人形机器人搬运重物 网图1

但现实:真正考验人形机器人的往往不是“能不能举起20公斤”,而是“能不能稳稳拿起一个鸡蛋”或“能不能自然地挥手打招呼”等等。

 

这些动作看似简单,却对机器人的灵活性、协调性、安全性提出了极高要求。而这些能力,无法仅靠“大扭矩电机”实现。

 

事实上,过度依赖大扭矩电机,反而可能让人形机器人变得笨拙、迟缓、难以控制。要真正实现“类人运动”,须走出对“力量”的依赖,转向对 “灵巧”的系统性构建。

 

“能扛重物”到“能拿杯子”,人形机器人常见驱动系统的三大认知误区。

 

误区一:大扭矩能完成所有任务

 

这是较为常见的一种误解:认为只要电机扭矩足够大,机器人就能胜任所有工作。但事实人形机器人面临的任务是多样化的:如搬运重物,需高扭矩;抓取易碎品,需精细力控、避障交互,需快速响应等,在这大多数上肢操作和末端执行任务,更依赖的是动态性能,而非力量。

  人形机器人精细活

大多数扭矩电机通常体积大、惯量高,启动和停止慢,响应延迟明显。在需要高频往复、快速调整的场景中,它们的表现往往不如小型高响应电机。

 

高扭矩≠高灵活性,甚至可能因惯量过大而拖累整体性能。

 

误区二:忽视“末端负载”与“系统惯量”的连锁效应

 

在人形机器人中其结构是串联式:手指→手腕→前臂→上臂→肩部。

  机器人关节臂

这意味着,上游关节须承担下游所有部件的重量和惯量。若在手指末端关节处使用大扭矩电机(则通常伴随更大的体积和重量),那么手腕、手臂的负载将显著增加。为了带动“手指”,上游电机也不得不升级为更大扭矩型号。

 

结果形成恶性循环,如整机重量上升,则能耗增加、续航下降;系统总惯量增大,动作响应变慢;控制难度提升,易出现抖动、超调、不稳定等。最终,机器人虽“力气大了”,但动作变得迟缓、僵硬,失去了类人运动应有的灵巧自然感。

 

真正的优化,不是让每个关节都“更强”,而是让每个部件都“更适合”。

 

误区三:忽视“动作类型”多样性

 

人形机器人不是单一功能设备,而是要应对复杂多变的真实环境。不同任务对驱动系统的要求截然不同:如重载搬运,则需高扭矩、低速运行的驱动需求,大扭矩正适用。而对于精细操作如拿杯子、写字;动态交互如避障、挥手;力控协作如握手、装配等,大扭矩在其应用场景下则优势并不凸显,反而成为性能瓶颈

  人形机器人

而这些真正的挑战在于:如何在一个系统中,兼顾力量与灵巧?

 

面对多样化任务需求,单一品类型的电机已无法满足。未来的人形机器人上必然走向混合驱动架构。

 

在大关节(如髋、膝、肩)主负责承载与移动,提供动力基础,则采用大扭矩电机+减速器更为适合。

 

在小关节(手指、手腕、颈部、眼球)为实现快速、精准、平稳的动作控制,则像空心杯电机、无框力矩电机这类更为适合。

 

这种架构既能保证整机的负载能力,又能在末端实现类人级别的灵巧操作。例如,在抓取任务中,肩肘关节负责定位手臂、手腕微调姿态、手指独立驱动,自主完成捏合。

 

每一个环节都需要匹配其特性的驱动方案,才能实现“整体协调、局部精准”。

 

真正的挑战:从“力量”到“灵巧”的跨越

 

人形机器人,不是替代起重机,而是融入人类生活,执行多样化、精细化的任务。它不是需要一个“大力士”,而是需要一个“灵活、安全、可协作”的伙伴。因此,驱动系统的设计,须“以扭矩为中心”转向“以任务为中心”。

 

人形机器人需要的,不再是只会发力的电机,而是具备以下特性,如低惯量、高动态响应、力矩输出平稳、体积小巧、低电磁干扰等。而这,正是空心杯电机等高性能微型驱动系统的价值所在。

  空心杯电机-网图

人形机器人的进化,是一场从“能动”到“会动”的变革。它不再只是AI算法的载体,更是机械、控制、材料、制造等多协同的结晶。在追求自由度、算力、 AI 能力的同时,更应重视那些“看不见的执行单元”,因为再先进的算法,也无法弥补一个响应迟钝、惯量过大、输出不稳的关节。

 

而这些高性能电机能否稳定量产,关键在于制造端的一致性保障。从绕线张力到装配精度,从气隙控制到数据追溯,每一环节都影响最终性能。

 

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