「行业案例」突破三重质量挑战，守住人形机器人动作精确性与寿命

当前，人形机器人关节模组正朝着高度集成化演进：谐波、行星、摆线以及丝杠等多种传动形式被压缩进更小的空间内。关节越紧凑，传动部件越精密，对质量的敏感度就越高，因为传动部件决定了动力如何被稳定、可控地传递为机器人关节的角度与位移。

 

传动部件这0.001mm的误差，会让机器人的动作差多少、寿命掉多少？

 

探索人形机器人 精准动作背后的质量奥秘

 

 

 

 

▲ 人形机器人中的关节模组对应的传动部件

 

 

小模数齿轮因高精度、低噪音的特点，成为人形机器人关节模组的核心传动件之一，其模数范围通常≤1mm，有些微小模数齿轮甚至要求模数范围≤0.3mm。人形机器人具身智能的使用场景对诸如机器人上臂、灵巧手等关节模组有极高的寿命和安全冗余要求，因此小模数齿轮在尺寸加工、热处理和装配环节都面临着不小的质量挑战。

 

 

▲ 光学显微镜放大1000倍观测的微模数尺寸的齿形全貌

 

三重质量挑战，尺寸加工误差影响性能

 

微小模数齿轮受其几何尺寸和机械性能的影响，对加工精度要求极高，加工机床的参数不正确、传动、工件安装出现误差都会导致关键尺寸偏差，从而影响齿轮的性能：

 

齿廓偏差会影响啮合刚度、传动平稳性与噪音；

齿距累积总偏差直接影响传动的角度精度和回差；

齿向偏差会影响载荷分布均匀性，不当会导致偏载与早期磨损。

 

热处理变形压缩尺寸公差

机加工导致的残余应力会影响齿轮寿命，适当的热处理则可以提高小模数齿轮的强度。但热处理的过程会影响齿轮的尺寸，如渗氮处理会导致尺寸的变形，进一步压缩了齿轮的形位公差范围。

 

装配精度影响啮合质量

人形机器人关节模组对齿轮的装配精度要求极高，例如，谐波减速器通常要求背隙值小于1弧分。装配精度不足会导致齿轮啮合间隙失控，传动效率降低，并且可能会产生周期性冲击振动，引发高频振动和噪音，造成传动部件疲劳损伤，缩短部件寿命。

 

打造质量闭环 蔡司三坐标测量技术

实现单件齿轮尺寸检测，验证加工精度及热处理尺寸影响。

 

 

 

▲ZEISS CONTURA

 

 

▲ZEISS MICURA

 

 

▲ZEISS PRISMO

 

蔡司三坐标测量设备针对人形机器人的微小模数齿轮和丝杠，可以在一次装夹中完成多项主要参数的主动测量，配合小模数测针及ZEISS GEAR PRO齿轮测量软件模块，即可轻松实现四个维度的测量：

 

齿形精度

齿廓偏差：实际齿廓与理论渐开线的偏离量，包括齿形误差、压力角误差等。

齿向精度

螺旋线偏差：实际齿面沿齿宽方向与理论螺旋线的偏离量，包括齿向误差、螺旋角误差等。

齿距精度

单个齿距偏差：相邻两齿间的角度/弧长误差；

齿距累积总偏差：整个齿轮上任意齿距偏差的累积最大值。

滚柱丝杠精度

滚柱的导程、螺距、三针径、圆柱度、外径、内径尺寸。

 

 

 

▲ 蔡司三坐标测量设备搭配GEAR PRO软件模块的齿轮齿距测量报告

蔡司工业CT技术

实现齿轮装配过程中啮合背隙无损检测。

 

 

▲ ZEISS METROTOM 800

 

区别于传统的检测方式，蔡司工业CT设备可对装配好的齿轮的啮合背隙进行高精度无损检测，在静态状态下获取装配好齿轮的可溯源三维体积数据，进行准确的啮合状态分析，对具体位置的背隙进行精准测量，评估装配精度。

 

 

▲ 工业CT检测齿轮啮合背隙尺寸

 

马路科技工业质量解决方案商，30余年的销售及服务经验，是蔡司官方授权代理商，拥有丰富的产品线：CMM三坐标测量机；光学3D量测系统及自动化扫描；工业CT-X射线无损检测系统；工业智能数码显微镜；蔡司软件数字化生态系统等。

 

马路科技助力企业实现智能化、自动化、数字化生产，提高生产效率和产品品质。