隨著人形機器人產業化進程持續提速,關節模組作為其運動執行的核心單元,直接決定機器人動作流暢度、運行可靠性及人機交互體驗。當前,振動與噪聲問題成為制約關節模組性能升級的關鍵瓶頸,不僅影響機器人步態度、縮短核心部件使用壽命,更限制其在醫療、家庭服務等對靜音要求嚴苛的場景落地。
經行業技術攻堅排查,人形機器人關節模組振動與噪聲的產生,主要源于傳動、結構、裝配及工況適配四大核心成因,且各因素相互影響、疊加放大。其一,傳動部件精度不足,諧波減速機、行星齒輪箱等核心部件的齒形誤差、齒側間隙過大,加工表面粗糙度過高,嚙合時易產生沖擊與摩擦,這是振動噪聲的主要來源。其二,結構設計與材質適配不當,關節模組需兼顧輕量化與緊湊性,部分設計忽略振動緩沖,且關節殼體阻尼性差,無法有效吸收振動、阻隔噪聲,易引發部件共振。
其三,裝配工藝不規范,軸系平行度校準偏差、軸承間隙調節不當,導致運行時部件碰撞、摩擦加劇,進一步放大振動噪聲隱患。其四,工況適配與潤滑失效,高負載運行時電機扭矩波動、關節動作切換頻繁易引發軸系扭振,且不當潤滑脂在高低溫環境下易失效,無法形成穩定油膜,加劇金屬直接接觸摩擦,形成“溫升-潤滑失效-噪聲加大”的惡性循環。據行業調研顯示,超過60%的人形機器人運行故障,均與上述因素引發的振動噪聲相關。
針對以上成因,紐格爾施策,從四大維度推出系統性改進措施,破解振動噪聲難題。核心傳動部件優化方面,提升諧波減速機、行星齒輪箱加工精度,優化齒廓修形設計,減小齒側間隙與嚙合沖擊,搭配高精度軸承降低摩擦噪聲,同時采用寬溫域潤滑脂,確保在復雜工況下形成穩定油膜,避免潤滑失效。
結構與材質升級方面,采用高阻尼復合材料制作關節殼體,搭配3D打印鏤空緩沖結構,提升振動吸收能力,同時將伺服電機與諧波減速機高度集成,減少部件碰撞與共振隱患,兼顧輕量化與靜音性,部分方案可實現運行噪聲降至22分貝的靜音效果。裝配管控方面,規范裝配流程,通過高精度設備校準軸系平行度與部件間隙,提升裝配一致性,杜絕人為誤差。
工況適配優化方面,升級AI運動控制算法,實現關節動作平穩切換,減少扭矩波動引發的振動,同時引入高精度高強度減震結構,如同為關節加裝“韌帶”,減少振動傳導與噪聲產生。目前,該套改進措施成效顯著,可將關節模組運行噪聲降至45分貝以下,振動幅度控制在微米級,較傳統產品振動噪聲降低40%以上,已適配國內頭部人形機器人企業量產需求,打破國外技術壟斷。
未來,紐格爾將持續深化原因研究與措施迭代,結合人形機器人場景化需求,優化改進方案、完善定制化服務,進一步降低制造成本,推動關節模組向低振、靜音、方向升級,助力國產人形機器人突破核心技術壁壘,加速產業化落地,為智能裝備制造業自主可控發展注入新動能。

