I utvecklingen av robotar är en kärnteknologi avgörande: tillämpningen av lager i det humanoida robotområdet. Som en kärnkomponent i humanoida robotar står lager för cirka 5,5 % av värdet på huvudkomponenter. Olika typer av lager spelar oersättliga roller i olika delar av roboten.
Ⅰ Lager i reduktionsanordningar
Reduceraren är kärnkraftöverföringsmekanismen i en humanoid robot, jämförbar med en mänsklig led. En precisionsreducerare är en mellanenhet som ansluter strömkällan och ställdonet. Dess funktion är att minska servomotorns höga hastighet, förstärka servomotorns ursprungliga vridmoment genom utväxlingsförhållanden och ge hög styvhet och hög-positionering. Humanoid-robotreducerare inkluderar huvudsakligen harmoniska reducerare, RV-reducerare och planetariska reducerare. Olika typer av reducerare har olika krav på lager:
1. RV-reducerlager:
RV-reducerare, även känd som roterande vektorreducerare, inkluderar en-planetväxelreducerare i främre steg och en-bakre steg med cykloidal reduktionshjul. Denna transmissionsmetod är en vidareutveckling baserad på den klassiska pendelplanettransmissionstekniken-. Den kombinerar många fördelar, såsom kompakt storlek, lätt vikt, brett utväxlingsförhållande, lång livslängd, stabilt precisionsunderhåll, hög effektivitet och jämn transmissionsprestanda.
RV-reduceraren använder tre typer av lager: ett tunt-väggigt vinkelkontaktkullager för huvudlagret (utgående axel), ett tunt-väggigt koniskt rullager för excentrisk axelpositionering och huvudkroppsstöd, en cylindrisk rulle (nålrulle-växelstöd) för en cyklisk växel och en cylindrisk axel. tunt-väggigt spårkullager för växelstöd.
2. Harmoniska reducerlager
Robotars roterande leder använder i första hand harmoniska reducerare. Deras tillverkningsteknik är baserad på harmonisk transmission. En harmonisk reducering är ett mekaniskt transmissionssystem som består av fyra grundläggande komponenter: en våggenerator (flexibelt lager), korsade rullager (styvt lager), ett flexibelt kugghjul med en extern kuggring (flexibelt hjul) och ett stelt kugghjul (styvt hjul).
① Korsade rullager
Det finns olika serier av korsade rullager för harmoniska reducerare, som kan motstå belastningar i flera-riktningar och erbjuder hög precision och styvhet. Korsade rullager speciellt utformade för harmoniska reducerare kan delas in i två huvudkategorier baserat på deras applikationsmiljö: de med en delad yttre ring och de med en integrerad innerring. De rullande elementen i dessa lager är cylindriska rullar anordnade i en 90 graders vinkelrät vinkel i en V--formad löpbana. Denna design gör att lagret kan motstå belastningar från flera riktningar samtidigt, inklusive axiella, radiella och vältande moment. Dessutom uppvisar dessa lager hög precision, hög styvhet och utmärkt sammansatt belastnings-bärkapacitet, vilket gör dem till en oumbärlig komponent i harmoniska reducerare.
② Flexibla lager Flexibla lager speciellt designade för harmoniska reducerare skiljer sig från traditionella lager. De är tunna-väggiga kullager med en tunnare yttre ring, vilket gör dem utsatta för radiell deformation. Trots sina tunna väggar förblir de mycket flexibla och använder material av hög-kvalitet för att säkerställa stabil drift. Dessa flexibla lager för harmoniska reducerare har utmärkt spännings-bärkapacitet. De motstår effektivt omväxlande böj- och vridmomentpåkänningar, och bibehåller en viss flexibilitet i sin interaktion med kammar trots sin relativt tunna väggdesign. Både den inre och yttre ringen, såväl som de rullande elementen, är gjorda av hög-kvalitét hög-kolkrombärande stål och är utrustade med en inbyggd nylonhållare, vilket säkerställer stabil och effektiv drift av lagret i den harmoniska generatorsektionen av övertonsreduceraren.
Övertonsreducerare använder vanligtvis ett korsat rullager och ett flexibelt lager.
3. Planetväxelreducerare
Planetväxelreduceraren är den mest effektiva transmissionsstrukturen. En planetväxelöverföringsmekanism består huvudsakligen av planetväxlar, en planetbärare och ett solhjul. I en planetarisk precisionsreducerare driver en drivkraft såsom en servomotor vanligtvis solhjulet att rotera. Solhjulets ingrepp med planethjulen driver planethjulen att rotera. Samtidigt, eftersom planetväxelns andra sida griper in i ett ringhjul på reduktionshusets innervägg, kommer planethjulen, drivna av sin egen rotation, att rulla på ringhjulet i samma riktning som solhjulets rotation, vilket bildar en "roterande" rörelse runt solhjulet. Skillnaden i antalet tänder mellan solhjulet och ringväxeln uppnår hastighetsreducerande syfte.
Planetreduceraren omvandlar motorns hög-hastighetsrotation till låg-hastighet, hög-vridmomenteffekt, lämplig för transmissionsbehoven hos robotar med icke-hög-precision, såsom de nedre extremiteterna (t.ex. höft- och knäleder). Genom att driva planetväxlarna att rotera och rotera genom solhjulet, utmatas kraften i slutändan av planetbäraren. Den har enkel struktur, låg kostnad och hög belastning-.
Om man tar Tesla Optimus Gen-2-roboten som ett exempel, använder dess planetreducerare djupa spårkullager och nålrullager. Spårkullager används för att motstå mindre radiella och axiella belastningar, medan nålrullager används för att motstå de enorma radiella belastningar som genereras av planetväxlarna när de roterar med höga hastigheter.
II. Andra lager i Humanoid-robotar
1. Linjära ställdon: Fyra-kontaktlager
Fyra-kontaktlager använder kullager där stålkulorna i kullagret kommer i kontakt med den inre och yttre ringen vid fyra punkter, vilket ger ett kontaktläge med två-punkter. Detta gör att de kan motstå dubbelriktade axiella belastningar och en viss andel radiella belastningar. Den sammansatta inre ringens design rymmer fler kulor, vilket ökar belastningskapaciteten-; den delade strukturen underlättar installationen och är lämplig för skarvar med begränsade utrymmen-. Kontaktvinkeln är vanligtvis 35 grader eller 45 grader, med litet axiellt spel, vilket ger hög hastighetsbegränsning och styvhet.
Fyra-kontaktlager används vanligtvis i roterande leder och linjära ställdon, i kombination med korsade rullager för att uppnå hög-precisionsrörelse.
2. Själv-smörjande ledlager: Själv-smörjande lager uppnår låg-friktionsrörelse genom bimetalliska kompositmaterial eller fasta smörjmedel, med en friktionskoefficient så låg som 0,08, samtidigt som de har hög slitstyrka (livslängd överstiger 10 000 timmar). I humanoida robotar används de främst i ledmoduler, med underhålls-fri drift, hög belastningskapacitet och lång livslängd, som uppfyller kraven på hög-rörelser och mikron-precision. Changsheng Bearings själv{12}}smörjande glidlager har till exempel applicerats på ledmodulerna i Unitree Robotics humanoida robotar, vilket har uppnått en penetrationsgrad på över 80 %, vilket gör dem till den exklusiva leverantören.
Andra tillämpningar av själv-smörjande lager i robotar:
Reducerväxelsatser: Matchar hög-transmissionskrav och säkerställer rörelsestabilitet.
Ledlänkar: Tål tunga belastningar och hög-hastighet, vilket minskar energiförbrukningen.
Skruvdriftssystem: Anpassning till mikron-rörelseprecision, vilket förbättrar den övergripande flexibiliteten.
Sammanfattning: I den tekniska pyramiden av humanoida robotar är lager, även om de är små, en avgörande kärna som förbinder de övre och nedre lagren. Det är inte bara en fysisk koppling, utan också en prestanda som möjliggör, dess betydelse manifesteras i tre aspekter: **Hörnstenen i rörelseprecision:** Hög-precision, hög-styvhet lager säkerställer jämnheten, noggrannheten och stabiliteten i varje robotrörelse. Från mikro-manipulation av skickliga händer till det kraftfulla stödet av benleder, till och med små fel i lagren förstärks, vilket direkt avgör robotens totala rörelseprestanda.
**Garanti för-lastbärande kapacitet och livslängd:** Humanoida robotar måste tåla komplexa flerdimensionella belastningar i dynamiska miljöer. Specialiserade tunna-väggiga vinkelkontaktkullager, korsade rullager och andra lätta konstruktioner ger överlägsen-tippförmåga och utmattningshållfasthet, vilket utgör hörnstenen i robotens långsiktiga-pålitliga drift.
**Nyckeln till energieffektivitet och integrering:** Låg-friktionslager minskar effektförlusten, förbättrar energieffektiviteten och förlänger indirekt robotens uthållighet. Samtidigt sparar uppkomsten av kompakta lager (som fyra-kontaktkullager) värdefullt utrymme i robotleddesignen, vilket möjliggör en högre grad av integration.
