“机器人关节电机如何选？避‘坑’是关键”

电机是机器人的“动力核心”，其性能直接关系到机器人的运动精度、稳定性和效率。近两年，机器人技术的飞速进步，赛道持续升温，推动了全球机器人关节电机市场的蓬勃发展，如特斯拉、波士顿动力、小米等涉足机器人领域的企业，均选用了电机驱动方案。 

作为全球最大的机器人市场之一，中国机器人的产业发展和商业化落地走在国际市场前沿，并逐渐形成产业链规模效应。5月份在日本举行的2024 ICRA上，国内机器人企业占比达到60%以上。而众多国内电机企业入局机器人关节领域，积极投入研发和不断发布新品，进一步提升了国内机器人关节电机在国际市场的竞争力，同时推动了国内机器人产业的快速发展。 

在激烈的市场竞争和行业的野蛮生长中，无论消费者和电机厂商都面临着一些不容忽视的问题。作为消费者，面对市场上推出的各种不同关节电机，无法确认电机产品是否符合自身需求，以及如何判断电机品质等。作为电机厂商，每家的检测方式不同，检测标准不统一，甚至某些企业只做部分测试。长此以往，对于行业的健康发展存在隐患。因此，行业内的检测标准和自律机制显得尤为重要，以确保市场的公平竞争和消费者的权益。

以下，为大家整理了常见的机器人关节电机产品参数虚标以及造成的乱象：

1.额定扭矩虚标：产品额定点虚标严重。虚标电机产品测试中因发热不能在额定点持续工作，甚至出现烧机情况。

额定点是指电机在额定扭矩下持续工作的状态。如下图：额定点应该再连续运行区域中产生。

1）理论仿真值：根据电磁仿真软件模拟，仅考虑理论数值计算，一般情况下，转速为0时的转矩比实际的峰值扭矩要大得多。

2）计算值：根据减速电机可以施加的最大电流I，乘以转矩系数KT，然后再乘以减速比得到电机的峰值扭矩。 注：转矩系数KT值，单位为Nm/A，表示每通1A的电流，电机输出的转矩，电机仿真时可以获取。

减速电机峰值转矩=减速电机峰值电流* KT

3）测试+计算值：减速电机因转矩过大，对测功机要求过高。通过测试电机部分峰值转矩a（未经过减速箱部分），然后a乘以减速比后为A，A作为电机峰值扭矩，齿轮箱传动效率未考虑。

3.法兰结构易失效：电机法兰无法承接较大负载导致法兰脱出。在机器人承载自重和运动过程中，当电机受到冲击载荷时，法兰会承受较大的转矩和弯矩，所以在电机结构设计上必须有严格要求。同时，法兰结构承受较大转矩会导致定位销钉和安装螺钉断裂。

1）齿轮易打滑：马达齿跟转子上盖安装方式包含过盈配合、销钉配合、花键配合等。过盈配合中按材质分为钢+铝、钢+钢（钢套）两种，钢+钢通过增加钢套方式提高抗扭强度和抗弯强度；销钉配合可有效的提高电机的抗扭强度，也有配合钢套使用，进一步提升强度的方案。目前机器人关节电机过盈配合方式使用较多。

2）齿轮易崩齿：齿轮崩齿的核心关注点在于齿轮抗弯强度和负载的关系。齿轮抗弯强度相关的因素：模数m，齿宽b，重合度等。简而言之，主要关注齿轮模数和齿宽即可，模数、齿宽和抗弯强度成正相关。通过以上方式看齿型大小/齿轮宽度可简单对比出各家电机齿轮的优劣。

影响减速电机转矩系数有两个核心参数：电机本体的转矩系数和减速箱减速比。单从提高减速电机转矩系数的角度考虑，电机本体的转矩系数和减速箱减速比两项核心参数均是越大越好。

6.齿槽转矩偏大：目前关节电机大部分仍是永磁电机，与空心杯方案不同，转子不可避免存在齿槽转矩，通过减速箱放大后，存在力矩突变、控制不平稳、整机抖动、整机噪音大等问题。直观评估办法：手动转动输出法兰，感知力的波动。

7.使用寿命短：影响电机寿命的因素较多，常见现象为齿轮磨损严重，使用一段时间就报废。原因有：1）额定工况虚标，误导选型错误；2）实际工况评估不准确，齿轮接触强度不足。目前电机寿命这一指标，消费者层面关注不多，厂家不测试的居多，如何科学的测试又是另一个难题。

8.背隙大：齿轮箱背隙较大会存在回程虚位，对位置控制精度难度加大。齿轮箱零背隙过盈装配会使初始位置精度达到最高，但会存在阻力大、噪音大等问题，在舵机上有使用的案例。正常背隙是齿轮正常运转必不可少的，齿轮背隙与中心距之比通常在0.25%至0.33%之间，行星齿轮箱属于常用的传动部件，一般背隙能做到6~10arcmin，背隙大小比较考验厂商的电机设计和制造水平，目前行业现状参差不齐。

9.EMC、ESD未测试或未通过：EMC、ESD属于安规认证，需引起消费者和电机厂商的重点关注，EMC、ESD未达标会影响机器系统稳定性，在组装，调试，使用等过程中电机易损坏。

10.价格高，性价比低：峰值扭矩12Nm级别的电机目前市面价格已较低，如某米电机。但峰值扭矩30Nm级别以上的电机依然较贵，普遍在2000元以上。客户如何认真筛选性价比高、合规及科学检测的电机产品尤为重要，避免造成损失。

针对以上面临的相关问题，本末科技一直秉承着严谨的态度，对电机设计、生产制造以及可靠性测试等多个环节进行不间断的验证。为了确保产品的卓越品质，不仅深入研究了国内及国际标准，更在此基础上，制定了超过100项的可靠性、功能、性能等测试项目。这些测试项目的设计，旨在全面、深入地评估电机的性能、耐久性和安全性。希望通过全方位测试，确保为客户提供的每一款产品都是稳定、可靠的。无论任何应用场景下，电机都能以出色的性能，满足客户的实际需求。本末科技相信，只有经过严格测试、品质过硬的产品，才能赢得客户的信赖和市场的认可。