Bagaimana Motor Torsi Tanpa Bingkai Robot Menggerakan Robot Humanoid

Anda mungkin pernah melihat video pendek robot humanoid—melakukan gerakan jungkir balik di laboratorium, membawa suku cadang di pabrik mobil, atau bahkan melakukan percakapan alami dengan manusia. Di balik tindakan-tindakan yang tampak “mirip manusia” ini terdapat faktor pendukung utama: sistem gabungan. Jika algoritma adalah otak robot dan sensor adalah indranya, maka Robot Motor Torsi Tanpa Bingkai  adalah ototnya—menentukan seberapa cepat ia dapat berlari, seberapa berat yang dapat diangkatnya, dan seberapa stabil ia dapat berjalan. Hari ini, kita akan mulai dari beberapa produk robot humanoid arus utama untuk membedah keunggulan teknologi 'otot' ini dan bagaimana teknologi ini mendukung transformasi industri.

I. Mengapa Robot Humanoid Tidak Dapat Dipisahkan dari Robot Motor Torsi Tanpa Bingkai?

Mari kita mengenal protagonis kita. Motor torsi tanpa bingkai adalah keberadaan yang unik—tidak memiliki rumah, poros, dan bantalan. Dengan menghapus semua komponen periferal yang 'dipaketkan', ia  hanya mempertahankan inti stator dan rotor , yang langsung tertanam ke dalam struktur sambungan robot. Keuntungannya jelas:  volume lebih kecil, torsi lebih tinggi . Dalam robot humanoid, sambungan torsi besar seperti pinggul, lutut, dan bahu memerlukan kepadatan daya dan kekompakan yang sangat tinggi; motor tradisional sering kali memakan terlalu banyak ruang, sedangkan motor torsi tanpa bingkai dapat diintegrasikan di dalam sambungan untuk mencapai desain 'sambungan motor一体化', menjadikan struktur keseluruhan lebih kompak dan efisien.

Data juga menegaskan pentingnya hal ini. Ambil contoh Tesla Optimus:  masing-masing dari 28 aktuatornya menggunakan motor torsi tanpa bingkai , yang menyoroti peran inti produk ini dalam penggerak gabungan.

II. Analisis Konfigurasi Produk Arus Utama: Sendi Berbeda, 'Otot' Berbeda

Jika kita membandingkan motor dengan otot, kebutuhan untuk bagian tubuh yang berbeda sangat bervariasi—sendi besar seperti bahu dan pinggul membutuhkan daya ledak, pergelangan tangan dan tangan yang cekatan memerlukan kontrol yang tepat, dan lutut perlu menahan beban sekaligus menjaga stabilitas. Produsen, berdasarkan posisi produk dan pertimbangan biaya, telah mengadopsi solusi kombinasi motor yang berbeda.

Tesla Optimus: 'Konfigurasi Full-Stack' dari Tolok Ukur Teknis

Tesla Optimus saat ini memiliki solusi aktuator terlengkap dan transparan secara teknis di industri. Sambungannya dibagi menjadi tiga kategori:

·  Aktuator putar (14 unit) : Terutama digunakan pada sambungan rotasi sudut besar seperti bahu, pinggul, pergelangan tangan, dan pinggang. Solusinya adalah 'motor torsi tanpa bingkai + peredam harmonik + sensor torsi + encoder ganda', menawarkan tiga spesifikasi torsi:  20Nm, 110Nm, 180Nm.

·  Aktuator linier (14 unit) : Didistribusikan pada sambungan dengan sudut ayunan terbatas tetapi membutuhkan daya dorong yang tinggi (misalnya siku, lutut, pergelangan kaki). Solusinya adalah 'motor torsi tanpa bingkai + sekrup roller planet', dengan spesifikasi daya dorong  500N, 3900N, dan 8000N.

·  Aktuator tangan yang cekatan (12 unit / kedua tangan) : Menggunakan kombinasi motor mangkuk berongga + gearbox planetary multi-tahap mini + roda gigi cacing. Masing-masing tangan memiliki kebebasan 11 derajat dan mampu mengangkat beban seberat 9kg.

Secara keseluruhan, Optimus menggunakan aktuator torsi tinggi 180Nm untuk sambungan dengan beban berat seperti pinggul dan bahu, dan solusi torsi sedang/rendah untuk bagian dengan beban sedang seperti siku dan pergelangan tangan, membentuk 'gradien otot' yang wajar. Dari sudut pandang biaya,  motor torsi tanpa bingkai menyumbang sekitar 14,8% dari total biaya robot , menjadikannya komponen terpenting kedua setelah sekrup rol planetary.

Unitree H1/G1: Kinerja Biaya Tinggi 'Fraksi yang Dikembangkan Sendiri'

Pendekatan Unitree sangat berbeda dengan Tesla—mereka lebih menyukai  arsitektur penggerak kuasi langsung yang menggunakan motor dengan kepadatan torsi tinggi + roda gigi planetary rasio rendah , yang memastikan keluaran daya sekaligus mengurangi biaya.

H1  diposisikan sebagai robot humanoid besar kelas industri, dilengkapi dengan motor M107 yang dikembangkan sendiri dan dapat menghasilkan torsi puncak  360N·m  (sendi pinggul  220N·m , sendi pergelangan kaki  45N·m ), dengan kepadatan daya yang diklaim 1,5 kali lipat dari kompetitor. Distribusi sendi: 14 sendi ekstremitas bawah (torsi berkisar 45–220N·m), 14 sendi ekstremitas atas (torsi ~75N·m), dan 2 sendi batang tubuh.

G1  menargetkan skenario konsumen rumahan: tinggi 1,32m, berat 35kg. Versi standar memiliki 23 DOF, sedangkan versi EDU menawarkan 23–43 DOF. Sambungan kaki bagian bawahnya menggunakan modul terintegrasi empat-dalam-satu 'motor + peredam planet dua tahap + encoder + driver', dengan torsi sendi lutut maksimum  90N·m  dan beban lengan maksimum 2kg. Khususnya, Unitree telah mencapai tingkat lokalisasi lebih dari 90%, dengan motor, reduksi, pengontrol, pembuat enkode, dan komponen inti lainnya semuanya dikembangkan sendiri, sehingga versi dasar G1 bisa dihargai serendah RMB 85.000.

Xiaomi CyberGear: Miniatur 'Aktuaris' yang Terintegrasi

CyberGear Xiaomi mengambil rute yang benar-benar berbeda—ia mengemas motor servo, peredam harmonik, encoder ganda, dan driver ke dalam bodi mungil yang beratnya hanya  317 gram , mencapai 'ukuran kecil, integrasi besar'.

Parameter teknis: motor CyberGear memiliki torsi maksimum hanya  3N·m  namun dapat merespons secepat  20 milidetik . Cocok untuk skenario ringan seperti lengan robot desktop dan sambungan robot kecil. Motor ini menggunakan housing aluminium anodized hitam untuk pembuangan panas yang lebih baik, dilengkapi sistem deteksi suhu dan algoritma perlindungan yang dikembangkan sendiri, dan dilengkapi standar dengan konektor XT30 dan desain pelepasan cepat. Itu dijual di toko online Xiaomi hanya dengan  RMB 499 , menjadikannya 'penjaga gerbang harga' untuk modul gabungan robot tingkat pemula.

Meskipun torsi maksimumnya sebesar 3N·m jauh lebih rendah dibandingkan solusi torsi besar Optimus dan Unitree, mengingat bobotnya yang hanya 317 gram dan desainnya yang “pelepas cepat + terintegrasi”, torsi ini lebih dari cukup untuk skenario konsumen (robot kecil di rumah, robot pendidikan). Hal ini mengikuti strategi yang “cukup baik”—memungkinkan produsen skala kecil dan menengah juga ikut bermain di bidang robotika.

Seri Ekspedisi Robotika Zhiyuan: Mengejar 'Kekuatan Ledakan Tertinggi'

Seri Ekspedisi Zhiyuan sangat agresif dalam performa motor. Robot Ekspedisi A2 Max menghasilkan torsi sambungan puncak sebesar  450N·m , yang saat ini merupakan salah satu angka torsi sambungan tertinggi yang tersedia untuk umum. Motor PowerFlow yang dikembangkan sendiri mengadopsi rute teknologi penggerak kuasi-langsung—antara penggerak langsung dan motor tradisional—menghasilkan torsi puncak melebihi 350N·m dengan berat hanya 1,6kg, dan juga dilengkapi sistem pendingin cair, sensitivitas kontrol gaya penyeimbang, dan kapasitas beban berkelanjutan. Saat ini, Zhiyuan telah meluncurkan basis industri di Chengdu, dan produk seperti Ekspedisi A3, A2, dan Lingxi X2 telah mencapai produksi massal.

Untuk perbandingan intuitif, parameter utama model mainstream di atas dirangkum dalam tabel di bawah ini:

Dari tabel di atas, jelas bahwa motor torsi tanpa bingkai robot hampir menjadi standar dalam skenario beban berat seperti sendi pinggul, lutut, dan bahu, sedangkan motor berongga yang lebih presisi digunakan di ujung tangan—satu-satunya perbedaan terletak pada kombinasi  jenis motor dan parameter kinerja . Arahnya konsisten.

AKU AKU AKU. 'Pemetaan' Antara Motor dan Robot Lengkap

Lantas produsen motor hulu manakah yang mendukung produk robot humanoid ternama tersebut? Ketika produksi massal meningkat, sejumlah pemasok domestik dan internasional terikat erat dengan produsen robot lengkap, dan menduduki posisi-posisi penting.

·  Rantai pasokan Tesla : Inovance Technology memegang posisi terdepan dalam sambungan terintegrasi kontrol penggerak, dan produk kontrol gerak Leadshine juga telah memasuki rantai pasokan Tesla. Selain itu, motor torsi tanpa bingkai Wolong Electric Drive telah berhasil memasuki rantai pasokan robot arus utama domestik seperti Unitree dan Zhiyuan, dan secara tidak langsung terikat dengan Tesla, dengan pangsa pasar domestik sekitar 25%.

·  Unitree  adalah pemain dengan tingkat lokalisasi yang sangat tinggi; motor, papan penggerak, dan algoritme kontrol geraknya sebagian besar dikembangkan sendiri. Dari perspektif rantai pasokan, peredam harmonik Leaderdrive dan motor torsi tanpa bingkai Haozhi Electromechanical, antara lain, memasok Unitree.

· Motor  CyberGear Xiaomi  tidak bergantung pada pemasok motor eksternal, tetapi pembongkaran mengungkapkan bahwa motor tersebut mengintegrasikan encoder magnetik ams OSRAM dan MCU kontrol utama GigaDevice. Sementara itu, Inovance Technology juga menyuplai Xiaomi.

·  Zhiyuan  memiliki sejumlah pemasok yang sangat terikat dengannya. Wolong Electric Drive tidak hanya memasuki rantai pasokan Zhiyuan melalui ikatan ganda 'industri + modal' tetapi juga secara tidak langsung memegang saham di Zhiyuan. Pemimpin domestik lainnya yang memasok sistem servo dan motor torsi tanpa bingkai termasuk Inovance Technology, STEP Electric, dan Veichi Electric.

Secara keseluruhan,  bidang motor torsi tanpa bingkai menyaksikan percepatan lokalisasi . Di pasar kelas atas, merek internasional seperti Kollmorgen dan MOOG masih menempati posisi terdepan dalam teknologi, namun dalam hal produksi massal, pengendalian biaya, dan layanan yang disesuaikan, pemain domestik seperti Inovance, Wolong, dan STEP meningkat pesat.

IV. Persyaratan 'Otot' Tingkat Tinggi: Pembuat Enkode dan Sambungan Presisi Tinggi

Motor memecahkan masalah keluaran daya, namun untuk mencapai posisi sambungan yang cukup akurat, umpan balik gaya yang baik, dan kontrol gerakan yang mulus, diperlukan komponen penting lainnya—encoder  ..

Encoder bertindak sebagai 'sistem saraf' robot, yang bertanggung jawab atas umpan balik informasi posisi, kecepatan, dan sudut secara real-time. Dalam robot humanoid, solusi  encoder ganda  telah menjadi arus utama: satu encoder dipasang di sisi motor, yang lain di sisi keluaran, dan perbedaan sudut di antara keduanya dibandingkan untuk mengkalibrasi torsi dan posisi. Pada sendi dengan beban berat (seperti pinggul dan lutut), encoder menentukan seberapa tepat robot dapat mengontrol gaya berjalan dan gaya; dalam pengoperasian tangan halus, akurasi encoder adalah variabel penting yang diukur dalam milimeter.

V. SDM: Bintang Baru dalam Motor Torsi Tanpa Bingkai Robot Domestik dan Encoder Magnetik

Dengan latar belakang percepatan lokalisasi, sebuah perusahaan dari Hangzhou— SDM —secara bertahap memasuki inti rantai industri robot humanoid dengan matriks produk roda ganda yang terdiri dari 'motor torsi tanpa bingkai robot + encoder magnetik'.

Keunggulan SDM pada motor torsi tanpa bingkai terutama tercermin dalam tiga aspek:

1. Kemampuan desain motor yang dikembangkan sendiri sepenuhnya . Motor torsi tanpa bingkai milik SDM mendukung respons kecepatan tinggi dan kontrol loop tertutup torsi real-time, menggunakan bahan paduan kelas penerbangan dan magnet produk berenergi magnet tinggi, secara signifikan meningkatkan kepadatan torsi dan ketahanan benturan. Menargetkan kebutuhan berbeda dari berbagai sambungan robot (pinggul/lutut/bahu), SDM telah meluncurkan beberapa lini produk motor dengan torsi puncak yang mencakup 50Nm hingga lebih dari 200Nm, yang secara fleksibel beradaptasi dengan aplikasi mulai dari layanan komersial ringan hingga beban berat industri.

2. Teknologi inti dalam encoder magnetik . Encoder magnetik absolut multi-turn yang dikembangkan sendiri oleh SDM dan encoder magnetik single-turn yang dikembangkan sendiri sesuai dengan solusi arus utama internasional dalam hal akurasi, stabilitas, dan kemampuan anti-interferensi. Menggunakan sensor magnetoresistif presisi tinggi dan teknologi cincin magnetik multi-kutub, encoder magnetik SDM mencapai resolusi posisi lebih baik dari 18 bit, sekaligus mengoptimalkan karakteristik anti-getaran dan suhu tinggi/rendah secara signifikan. Kemampuan terintegrasi 'motor + encoder' ini memungkinkan produsen robot lengkap mencapai  pemilihan solusi penggerak bersama terpadu , sehingga sangat meningkatkan efisiensi pengembangan dan integrasi sistem.

3. Berakar pada klaster industri 'Hangzhou Enam Naga Kecil' . SDM berlokasi di Hangzhou dan wilayah Delta Sungai Yangtze, yang merupakan lokasi konsentrasi sumber daya komponen robot terpadat di Tiongkok, yang mencakup reduksi, bantalan, sensor, dan bagian penting lainnya. Dengan memanfaatkan promosi berkelanjutan kebijakan pengembangan industri robot humanoid di Provinsi Zhejiang, SDM secara bertahap memperluas pasokan komponen tunggal hingga menyelesaikan solusi modul gabungan.

Saat robot humanoid berpindah dari tahap laboratorium ke  'era produksi massal' , persaingan di antara pemasok motor hulu dan encoder meningkat dari 'efektivitas biaya' menjadi pertarungan dua jalur 'kinerja + keandalan'. SDM, dengan memanfaatkan keunggulan rantai industri lokal Hangzhou dan kemampuan motor serta encoder magnetik yang dikembangkan sendiri, menjadi kekuatan yang sangat diperlukan dalam “sumber daya” robot humanoid yang diproduksi di dalam negeri.