◎ 机器人关节,开始拼“后劲”。
同样是7200W的峰值功率,被动散热时维持不到1秒,采用液冷后可以持续3秒;额定功率则从600W提高到1500 W。这是因克斯在IROS 2026展示的一组关节散热对照。
峰值功率相同,能够维持的时间不同,额定输出也拉开了差距。对需要连续工作的机器人,只看关节瞬间达到的最高参数,已经不够。
泉智博用内外两组定子扩展电机的转速和扭矩范围;舍弗勒改用成形工艺制造谐波减速器;卓誉科技则同时调整电机损耗、绕线、灌胶与检测流程。
关节企业正在同时改进输出、制造和使用方式。在有限空间里保持连续输出,减少批量产品之间的响应差异,并让故障关节方便更换,这些要求都已进入产品设计,降本只是其中一部分。
电机不只加大,结构也在变
泉智博电机负责人何天然用一句话解释了传统电机设计中的取舍:“想要扭矩大,就要高反电势;想要速度高,就要低反电势。”
电机旋转时会产生反电动势,转速升高,反电动势随之增加,在供电电压一定的情况下,留给电流调节的电压余量就会减少。提高扭矩常数有利于用相同电流获得更大扭矩,但反电动势也会随之增大,限制高转速下的输出。
泉智博的双 定子 方案,将两种输出特性放进了同一台电机。
杯形转子的内外两侧各布置一组定子,由两套逆变器分别驱动,内定子侧重高速、低扭矩,外定子侧重中速、高扭矩。两者共同工作时提供低速大扭矩输出,此外还设有内定子最高空载转速模式。
控制系统负责切换运行模式,不需要增加机械换挡机构。同一套结构可以分别调用内、外定子,也可以让两者共同输出,适应快速运动和低速施力等不同需求。
相较原方案,双定子电机的扭矩输出和体积扭矩密度提高28%以上,质量扭矩密度提高12%以上,最高转速提高60%以上,在30V电压下转速超过2000 r/min 。
何天然介绍,新增成本主要来自另一套三相逆变器,两套独立驱动也支持容错运行。 泉智博为内外定子分别设计传热路径,并结合物理模型与数据预测电机温度,预测误差低于5%。
因克斯在9月融资时预告的扁线电机,则从绕组空间利用入手,槽满率超过90%,同款关节更换扁线后,部分核心性能提高20%以上。
舍弗勒则通过转子集成轴承减少零件占用,安装空间缩小约20%,单关节最多减重500g、缩短10mm。
双定子让控制系统可以调用不同的绕组组合,扁线增加槽内导体占比,转子与轴承集成压缩机械空间。企业从不同位置调整关节结构,以获得更宽的输出范围或更紧凑的安装尺寸。
传动方案也在继续分化。
泉智博的行星关节覆盖约2至400N·m扭矩范围,谐波用于腰部、机械臂及精细操作,摆线强调承载、刚度和抗冲击。
舍弗勒同时开发旋转与线性执行器,后者通过行星滚柱丝杠等结构,把电机旋转变成直线运动。
泉智博暂不倾向在强调扁平集成的行星关节中加入力传感器,而在谐波、摆线产品上与传感器企业开展定制合作。
关节装在什么位置、承担什么动作,也会影响它的传动和感知配置。
输出要更高,也要撑得更久
电机、减速器和驱动器工作时都会产生损耗,关节持续施力,热量随之积累。温度接近设计限值后,控制系统需要限制电流,机器人能够持续使用的扭矩也会下降。
因克斯把液冷进一步做到绕组附近,让绝缘冷却液直接接触线圈层。相较于热量先经过内部结构、再传到壳体和冷却介质的方式,绕组浸没式液冷缩短了排热路径。
8月发布的液冷关节EC-A10825-P2-24H-LC重3.15kg,峰值扭矩450N·m,连续额定扭矩260N·m,额定与峰值之比达到0.58,72V下峰值输出转速为240r/min。
因克斯还计划在11月推出600N·m与900N·m型号。
液冷提高排热能力,让关节在持续负载下保留更多输出。对需要反复蹬地、承载和牵引的机器人,连续额定扭矩与热平衡能力,会影响动作能够保持多久,以及多次执行后是否需要降额。
卓誉科技选择从源头减少产热,分别调整电机、传动和功率器件。电机端优化极槽配合、绕组系数、磁路与气隙,齿槽转矩低于额定转矩的1%,反电势谐波畸变率低于1%。
定转子采用0.2mm无取向电工钢,并配置UH系列耐高温磁钢;多槽自动化连续绕线使槽满率达到80%,同时减少焊接点,电机效率达到92%。
传动端的单级行星效率可达97%、两级约95%,采用氮化镓器件的驱动器效率达到95%以上。
在这些调整中,薄片电工钢用于降低涡流损耗,绕组优化减少同等转矩输出时的电流发热,传动结构与配合精度用于减少机械摩擦,氮化镓器件则减少导通和开关损耗。
关节中的产热来自多个部件,低损耗设计也需要分别处理。
卓誉以C6345行星关节进行伺服对拖测试,在25℃环境中,以12N·m、120r/min连续满载运行90分钟。运行60分钟时温度为60.45℃,90分钟时为61.42℃。
最后30分钟温度增加0.97℃,关节进入稳定热平衡状态。
因克斯把冷却介质引到热源附近,卓誉减少各部件产生的热量,泉智博则为两组定子分别安排传热路径。
三种做法处理的位置不同,都把热管理纳入了关节设计,而非留到整机装配后再解决。
一批关节,怎样做得一样
泉智博2026年上半年交付约14万台关节模组,9月公布数亿元B轮融资,资金用于百万台级产能爬坡、下一代高扭矩密度产品研发与全球客户服务。
舍弗勒截至6月底的机器人项目生命周期订单储备达到3.5亿欧元,来自3家主要全球整机厂。
进入批量交付,研发团队需要把设计转成稳定重复的工序。零件怎样成形、绕组怎样拼接、每台产品怎样检测,开始同时影响性能、一致性与制造成本。
舍弗勒面向人形机器人开发的成形谐波减速器,通过高压使关键部件获得目标几何形状,替代相应精密切削步骤。
关键零件的相关加工步骤从分钟级缩短至秒级,制造成本降低超过25%,原材料消耗减少超过75%,扭矩和效率与传统制造部件相当。
该产品已完成验证测试,计划2027年先在德国量产,再拓展至包括中国在内的其他地区。舍弗勒过去十年向汽车市场交付超过200万套成形谐波减速器,正在将这类制造经验用于机器人产品。
卓誉第四代电机采用分段定子,多段连绕、多工位同步绕线,再将各段拼接成整圆,平均1分钟完成一台电机绕线。
免焊接定子拼接使转矩密度提高35%,磁路、材料与整体灌胶改进使温升降低10%。
灌胶工序也接入连续流程,加热、灌胶、真空脱泡、恒温烘烤与冷却依次衔接,1名工作人员辅助上下料,灌胶节拍为55秒一台。
检测工装一次校验12项核心参数,覆盖电气、安规和霍尔位置等,该产线良率达到98.6%。
制造工艺也会改变产品性能。定子拼接改善内部空间利用,灌胶改进散热,自动化绕线与检测则用于减少生产差异,性能改进和批量制造在同一条产线上发生。
因克斯自研电机、减速器、驱动器与编码器,并建立CNC、磨削、线切割、滚齿和插齿等加工体系,生产一次性合格通过率超过97%。
泉智博无锡产线自动化率超过85%,关键产线约90秒下线一台产品,一次合格率超过96%,产品良率超过98%。
泉智博同时采用自建与协作制造,2025年共建行星关节产线,引入汽车变速箱工艺和设备。舍弗勒的工业化能力则包括12类核心制造技术、90多种工艺,以及装配、检测和自动化专机开发。
批量制造可以缩小产品差异,控制系统还需要知道差异具体有多大,才能进一步补偿。产线末端的测量,也因此与机器人模型的训练、部署联系起来。
装进机器人,还要接上模型
泉智博创始人、董事长陈万楷在WRC期间指出:“同一批次的模组,装到100台整机上面,它其实一致性是会有偏差的。”
他进一步解释:“现在的模型对这个还非常敏感。比如说在一台机器人上,它的效果已经非常好了,但迁移到另外一台机器人上,它成功率就会下降。”
关节启动时需要克服的阻力、电流与输出力矩的对应关系,会影响控制指令最终产生怎样的动作。两台机器人的这些参数存在差异,同一套控制策略就可能得到不同响应。
陈万楷提出三种处理方式:制造端继续压缩公差,算法通过域随机化和在线适应吸收差异,或在出厂时测出差异,再由控制系统和模型补偿,他更倾向于第三种。
泉智博通过产线终检,也就是EOL检测启动力矩、电流—力矩曲线等,将相关关键参数的误差控制在5%以内。
检测除了判断产品能否出厂,还可以记录控制系统需要了解的硬件特征。电流怎样对应输出力矩、关节起步时需要多大输入,测量结果都可以用于标定和补偿。
泉智博首席科学家刘春宝介绍的流程,包含真机参数采集、数字资产、执行器标定、仿真训练和真机日志分析。团队把测得的参数用于描述执行器,再结合机器人运行记录修正数字模型。
后续规划还包括利用振动、温度、动力学和编码器位置开展健康监测、寿命预测与故障诊断,将数据使用延伸到机器人运行阶段。
舍弗勒与VinDynamics合作开发行星减速器,双方还计划采集机器人及任务数据,用于执行器优化、状态监测和预测性维护。
与NVIDIA的合作则涉及在Omniverse中训练、验证料箱搬运和备件包组装等任务。
因克斯与ARX合作的双臂机器人已在Physical Intelligence完成验证,机械臂搭载因克斯关节参加操作任务测试。
关节供应商也开始参与模型验证,整机执行任务的结果可以成为硬件适配的依据。
卖关节,也开始交付系统
因克斯创始人祝宗煌提出,“可运维”会成为与“高性能”同等重要的产品维度。
二代关节将动力、信号、锁紧与导向集成到输出法兰,单关节拆装时间压缩至分钟级,减少拆解和重新接线。
接口采用粗导向倒角辅助入位,再由精定位销完成定位,角度偏差控制在±0.5°以内,并提供卧式、立式及多种尺寸。因克斯同时自研电源通信接口和小体积大电流连接器,将机械拆装与电气连接一起处理。
这样的设计把原本需要分别处理的机械定位、锁紧和接线集中起来,让维修人员更换关节时减少拆解步骤,维护需求开始影响关节接口的设计。
因克斯进一步将关节、智能电池和通信模块组成动力系统,并提供灵巧手与数采手套。
灵巧手拥有20个主动自由度、全关节力反馈,手套读取整手20自由度关节角度,通信频率为1千赫兹,配合SDK支持操作与数据采集。
舍弗勒的产品组合覆盖旋转与线性执行器,以及谐波、行星减速器、丝杠、轴承、电机、传感器与编码器等部件。
围绕XXS至XL执行器平台,舍弗勒提供系统和部件、集成与工业化服务,并在自己的工厂使用机器人,其REPXPERT服务规划覆盖备件、培训、诊断和维护,向使用阶段延伸。
泉智博规划开放通信协议、机械接口和测试规范,并将全球客户服务纳入融资资金用途。
卓誉拥有无框力矩电机、关节、线性执行器和驱动器,还在研发柔顺力控机械臂与Umi两指、三指夹爪。
供应商提供更多配套产品和开发支持,整机企业也就有机会减少逐项选配、接线和调试的工作。执行器平台、动力系统和维护服务的扩展,让关节企业参与的工作从部件选型延伸到机器人集成与现场使用。
研发时共同确定接口和输出要求,模型适配时提供标定信息,投入使用后支持部件更换,关节供应商正在参与机器人开发和运行的更多环节。
客户采购一款关节,也开始同时选择围绕它展开的技术支持与服务。



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