什么是人形機器人?
一般來說,人形機器人是指模仿人的形態和動作,以達到通用性的目的而設計的兩足行走的機器人。 這些機器人具備物體的拿取和搬運等基本動作,并且具有多種任務的學習和執行等能力。近些年隨著AI技術的飛速發展,也出現了具有高度智能和自然對話能力的機體。 人形機器人的特征是具有和人類相似的頭部、軀體、雙臂和雙腳。 這個特征是提高社會兼容性的重要因素之一,以人類為前提而設計,向既有環境的導入相對容易。 因此,以各工業產業為代表,在看護、醫療、應對災害、娛樂等廣泛領域的應用值得期待。 另一方面,面對人形機器人的普及,安全性和倫理方面的問題也逐漸被指出,因此在這些方面的應對必不可少。 因為市場增長有著極大預期,與之相關的投資和開發在以美國和中國為中心的各國推進著。 今后,隨著AI技術和傳感技術的更進一步發展,人形機器人在人類社會中的重要角色愈加令人期待。
人形機器人上使用的齒輪
人形機器人所做的接近人類的復雜動作依賴于其內部使用的各種機械要素的精密性和準確的控制。以加減速和增加扭矩為目的,主要在手臂、腿以及它們的關節中使用的齒輪除了通用性高的直齒輪,還有小巧且可獲得高減速比和自鎖功能的蝸輪蝸桿,可利用90°軸角改變運動方向的錐齒輪,高傳動比準雙曲面錐齒輪,輸入軸和輸出軸在同一直線并且可以獲得高扭矩的行星齒輪機構里的內齒輪等。 另外,通過數個齒輪組合而成的波動齒輪機構因為可以同時獲得高減速比和高定位精度,在人形機器人上被廣泛采用。 為了實現機器人的準確動作,齒輪在為了能夠提高精度時需要進行研磨加工,要求高扭矩時則需要進行熱處理以提高硬度。特別是,在控制能夠影響動作精度的側隙方面也是齒輪設計上的重要課題。
人形機器人減速機齒輪
人形機器人中使用波動減速機、擺線減速機、行星減速機等減速機。 許多齒輪是這些減速機的構成要素。 近年,減速機越來越多的被用在為了實現小型化和設計省力化的電機和編碼器成為一體的傳動裝置中。 減速機不同,齒輪的齒形也有所不同。 比如,擺線減速機是非漸開線齒形的次擺線齒形。 另一方面,行星減速機則通常是直齒輪(太陽輪和行星輪)和內齒輪,使用漸開線齒形。