减速器是人形机器人旋转关节的核心部件,通过降速增矩保证机器人运动控制的高精度与稳定性,是连接动力源和执行结构的中间结构。当前人形机器人关节模组精密减速器可分为谐波减速器、RV减速器、行星减速器和摆线针轮减速器。
其中,谐波减速器传动比高、精密度高,可应用于机器人小臂、腕部及手部;行星减速器成本低、制造难度小,主要应用于手部;RV减速器高负载、高刚度、大体积,适用于机座、大臂、肩部等重负载部位;摆线针轮减速器高精度、高负载且噪音低、体积小,适用于腰髋部、腿部等部位。传动精度排序为谐波/摆线针轮>RV>行星,体积排序为RV>谐波>行星/摆线针轮,价格排序为RV>摆线针轮>谐波>行星。
特斯拉Optimus Gen2采用12个行星减速器和14个谐波减速器,谐波用于肩膀、手肘、腰部与骨盆,行星用于手部传动装置。其余主机厂如智元、宇树、傅利叶、优必选亦普遍采用“谐波+行星”复合方案,兼顾扭矩与成本。哈默纳科已将手部行星减速器替换为微型谐波减速器,提升性能但成本更高。
摆线针轮减速器因传动比大、结构紧凑、效率高,被视为“取长补短”的更优选择,有望在人形肩部、腰部、下肢髋关节等大关节部位实现应用,其采用PEEK等轻量化材料可进一步降低自重,满足高负载与轻量化双重要求。