近日，英孚機(jī)器人發(fā)布了新一代的關(guān)節(jié)技術(shù)，推出【負(fù)壓液冷+擺線減速器+GaN驅(qū)動】的新關(guān)節(jié)方案。其宣布相關(guān)產(chǎn)品將在WAIC上正式面向市場發(fā)布，企業(yè)也將圍繞共同構(gòu)建更強(qiáng)大的機(jī)器人本體的核心議題，與多家頭部機(jī)器人公司開展合作。
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三項技術(shù)，三重突破
（1）負(fù)壓液冷——將關(guān)節(jié)高功率運行時間延長至無窮大
機(jī)器人關(guān)節(jié)發(fā)熱的核心是電機(jī)，超過2/3以上的熱量來自電機(jī)損耗。在行業(yè)追求一體化、小型化、輕量化的趨勢下，電機(jī)的散熱矛盾比以往更加突出。依賴被動散熱的效果有限，而關(guān)節(jié)內(nèi)部結(jié)構(gòu)過于緊湊，內(nèi)置散熱方案的難度極大；傳統(tǒng)的液冷散熱方案又存在漏液的致命隱患。英孚機(jī)器人的負(fù)壓液冷方案基本上解決了這一難點。
負(fù)壓液冷技術(shù)依托真空負(fù)壓機(jī)制構(gòu)建核心散熱邏輯，讓完整冷卻循環(huán)管路內(nèi)部壓強(qiáng)低于常壓標(biāo)準(zhǔn)。一旦管路出現(xiàn)破裂等突發(fā)故障，外界大氣壓力會向內(nèi)壓緊管路內(nèi)冷卻液，從物理層面鎖住介質(zhì)、避免滲漏，從根源避免漏液引發(fā)的電路短路、金屬腐蝕等安全風(fēng)險。
英孚機(jī)器人針對整套散熱系統(tǒng)完成管路結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時開展多輪冷卻液適配實測。對比初代實驗室原型，新一代負(fù)壓液冷方案散熱效率提升超30%。整套方案搭載升級后的復(fù)雜負(fù)壓模組，攻克了傳統(tǒng)液冷最棘手的滲漏難題，最終依托高精度先進(jìn)加工工藝與多層精密工序完成量產(chǎn)落地。
針對傳統(tǒng)一體式粘接密封外殼難以維護(hù)、器件無法復(fù)用的痛點，方案優(yōu)化采用了多段式可拆卸液冷外殼。僅通過增加一層液冷外殼，便能完成散熱。整體外殼尺寸厚度只有6mm，僅讓關(guān)節(jié)整體重量增加6%。
（2）擺線關(guān)節(jié)——將關(guān)節(jié)交變負(fù)載下的壽命提升2倍
具身機(jī)器人和過往工業(yè)機(jī)器人有一個巨大的差別，即具身機(jī)器人需要與與外界環(huán)境高頻交互，任務(wù)場景更為復(fù)雜，受力狀況極度不穩(wěn)定。在這種受力狀況下，具身機(jī)器人的壽命與穩(wěn)定性都很難與工業(yè)機(jī)器人相比。傳統(tǒng)的行星、諧波方案都很難在這種交變負(fù)載下維持比較高的壽命表現(xiàn)。
擺線減速器的技術(shù)特性，恰好適配這一需求。擺線減速器采用擺線針齒少齒差行星傳動，偏心機(jī)構(gòu)帶動擺線輪公轉(zhuǎn)，齒數(shù)差形成低速自轉(zhuǎn)，多齒同時嚙合，平穩(wěn)完成減速與扭矩放大。多齒嚙合的特性，賦予了其優(yōu)秀的抗沖擊性和壽命。因此在歷史上，擺線減速器常用于重載、高強(qiáng)度、高壽命需求場景，如重工業(yè)等。
英孚機(jī)器人推出的擺線減速器，從底層原理出發(fā)進(jìn)行全面革新，擺脫了傳統(tǒng)方案的桎梏。通過精細(xì)地一體化設(shè)計，大幅降低了配合和加工難度。依托自研的擺線修型軟件及其背后的AI、數(shù)理模型，可從客戶需求出發(fā)，直接定義擺線的齒廓；搭配自研軸承方案，既擺脫了供應(yīng)鏈上的約束，也進(jìn)一步強(qiáng)化了抗沖擊性能。落地后的加工工藝也更加科學(xué)、完整，使得相關(guān)產(chǎn)品更加具備競爭力。
英孚機(jī)器人的擺線減速器可承受10米高墜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持完好，也可在輸出端承載6倍以上瞬時過載沖擊力，精度不減；整體壽命、力矩性能表現(xiàn)優(yōu)異。可以很大程度上解決目前具身關(guān)節(jié)的抗沖擊和壽命問題。
（3）GaN驅(qū)動——將功率密度和響應(yīng)頻率推升至極致
在控制回路中，F(xiàn)ET開關(guān)頻率與電流回路同步，其主流工作區(qū)間是8-30kHz。更高頻率可精細(xì)化調(diào)控電機(jī)電流、優(yōu)化紋波；但當(dāng)頻率突破30kHz后MOSFET開關(guān)損耗會顯著上升，不僅會讓散熱壓力變大、整機(jī)效率下滑，還會縮短器件壽命，受硬件制約無法持續(xù)提升頻率。
而GaN器件的柵極、輸出電容更小，開關(guān)頻率可達(dá)100kHz，既能提升控制精度與響應(yīng)速度；高頻率帶來平滑電流也能降低直流電容需求、減少電容用量。同時GaN芯片體積更小、散熱壓力更低，可緩解設(shè)備小型化與熱設(shè)計難題，利于縮小PCBA整機(jī)尺寸，在緊湊型產(chǎn)品中優(yōu)勢顯著。
英孚機(jī)器人設(shè)計的GaN驅(qū)動，依托超高開關(guān)頻率特性，大幅降低器件驅(qū)動損耗，顯著減輕整機(jī)散熱負(fù)擔(dān)，可讓整套電機(jī)系統(tǒng)運行效率可提升7%；電流環(huán)帶寬拓寬至10kHz，大幅加快電機(jī)力矩動態(tài)響應(yīng)速度，顯著優(yōu)化運行過程控制平穩(wěn)度。
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從技術(shù)到未來
隨著英孚機(jī)器人相關(guān)技術(shù)方案的發(fā)布，機(jī)器人關(guān)節(jié)模組創(chuàng)新將邁開新的步伐，行業(yè)生態(tài)也可能迎來新的變化。不只是四足狗和人形機(jī)器人，輪臂機(jī)器人和協(xié)作機(jī)械臂等各類產(chǎn)品也有望在這一輪技術(shù)變革中釋放新的產(chǎn)品活力。
未來，英孚機(jī)器人將持續(xù)深耕具身機(jī)器人與實際落地場景，為行業(yè)的客戶提供更加穩(wěn)定、高效、長壽命的機(jī)器人關(guān)節(jié)產(chǎn)品，推動機(jī)器人行業(yè)邁向發(fā)展新周期！
