Dalam pengembangan robot, salah satu teknologi inti sangat penting: penerapan bantalan di bidang robot humanoid. Sebagai komponen inti robot humanoid, bantalan menyumbang sekitar 5,5% dari nilai komponen utama. Berbagai jenis bantalan memainkan peran yang tak tergantikan di berbagai bagian robot.
Ⅰ Bantalan pada Reduksi
Peredam adalah mekanisme transmisi tenaga inti pada robot humanoid, sebanding dengan sendi manusia. Peredam presisi adalah perangkat perantara yang menghubungkan sumber listrik dan aktuator. Fungsinya adalah untuk mengurangi kecepatan tinggi motor servo, memperkuat torsi asli motor servo melalui rasio reduksi gigi, dan memberikan penahan dengan kekakuan tinggi serta pemosisian-presisi tinggi. Peredam robot humanoid terutama mencakup peredam harmonik, peredam RV, dan peredam planet. Berbagai jenis reduksi memiliki persyaratan berbeda untuk bantalan:
1. Bantalan Peredam RV:
Peredam RV, juga dikenal sebagai peredam vektor putar, mencakup peredam roda gigi planetary tahap depan dan peredam roda gigi sikloidal tahap belakang. Metode transmisi ini merupakan pengembangan lebih lanjut berdasarkan teknologi transmisi planetary pin-pendulum klasik. Ini menggabungkan banyak keunggulan, seperti ukuran yang ringkas, ringan, rasio transmisi lebar, masa pakai yang lama, pemeliharaan presisi yang stabil, efisiensi tinggi, dan kinerja transmisi yang mulus.
Peredam RV menggunakan tiga jenis bantalan: bantalan bola kontak sudut berdinding tipis-untuk bantalan utama (poros keluaran), bantalan rol tirus berdinding tipis-untuk pemosisian poros eksentrik dan penyangga bodi utama, roller silinder (rol jarum) untuk penyangga roda gigi sikloidal, rakitan sangkar, dan bantalan bola dalam alur berdinding tipis untuk penyangga roda gigi.
2. Bantalan Peredam Harmonik
Sambungan putar robot terutama menggunakan peredam harmonik. Teknologi manufaktur mereka didasarkan pada transmisi harmonik. Peredam harmonik adalah sistem transmisi mekanis yang terdiri dari empat komponen dasar: generator gelombang (bantalan fleksibel), bantalan rol bersilang (bantalan kaku), roda gigi fleksibel dengan cincin roda gigi eksternal (roda fleksibel), dan roda gigi kaku (roda kaku).
① Bantalan Rol Silang
Terdapat berbagai rangkaian bantalan rol bersilang untuk peredam harmonik, yang mampu menahan beban multi-arah, serta menawarkan presisi dan kekakuan tinggi. Bantalan rol bersilang yang dirancang khusus untuk peredam harmonik dapat dibagi menjadi dua kategori utama berdasarkan lingkungan aplikasinya: bantalan dengan cincin luar terpisah dan bantalan dengan cincin bagian dalam integral. Elemen gelinding bantalan ini adalah rol silinder yang disusun pada sudut tegak lurus 90 derajat dalam lintasan berbentuk V-. Desain ini memungkinkan bantalan menahan beban dari berbagai arah secara bersamaan, termasuk momen aksial, radial, dan guling. Selain itu, bantalan ini menunjukkan presisi tinggi, kekakuan tinggi, dan kapasitas menahan beban komposit yang sangat baik, menjadikannya komponen yang sangat diperlukan dalam peredam harmonik.
② Bantalan Fleksibel Bantalan fleksibel yang dirancang khusus untuk peredam harmonik berbeda dari bantalan tradisional. Bantalan bola ini-berdinding tipis dengan cincin luar yang lebih tipis, membuatnya rentan terhadap deformasi radial. Meskipun berdinding tipis, mereka tetap sangat fleksibel dan menggunakan-bahan berkualitas tinggi untuk memastikan pengoperasian yang stabil. Bantalan fleksibel untuk peredam harmonik ini memiliki kapasitas menahan tegangan-yang sangat baik. Mereka secara efektif menahan tegangan lentur dan torsi yang bergantian, menjaga tingkat fleksibilitas dalam interaksinya dengan bubungan meskipun desain dindingnya relatif tipis. Baik cincin dalam maupun luar, serta elemen penggulung, terbuat dari baja bantalan kromium karbon-berkualitas tinggi dan dilengkapi dengan penahan nilon integral, memastikan pengoperasian bantalan yang stabil dan efisien di bagian generator harmonik pada peredam harmonik.
Peredam harmonik biasanya menggunakan satu bantalan rol bersilang dan satu bantalan fleksibel.
3. Peredam Roda Gigi Planet
Peredam roda gigi planetary adalah struktur transmisi roda gigi yang paling efisien. Mekanisme transmisi roda gigi planet terutama terdiri dari roda gigi planetary, pembawa planet, dan roda gigi matahari. Dalam peredam planet presisi, penggerak utama seperti motor servo biasanya menggerakkan roda gigi matahari untuk berputar. Perpaduan antara roda gigi matahari dengan roda gigi planet menggerakkan roda gigi planet untuk berputar. Pada saat yang sama, karena sisi lain dari roda gigi planet menyatu dengan roda gigi cincin di dinding bagian dalam rumah peredam, roda gigi planet, yang digerakkan oleh putarannya sendiri, akan menggelinding pada roda gigi cincin searah dengan putaran roda gigi matahari, membentuk gerakan "revolusioner" di sekitar roda gigi matahari. Perbedaan jumlah gigi antara sun gear dan ring gear mencapai tujuan pengurangan kecepatan.
Peredam planet mengubah putaran-kecepatan tinggi motor menjadi keluaran-torsi-kecepatan rendah dan tinggi, sesuai untuk kebutuhan transmisi bagian robot yang tidak-berpresisi{4}}tinggi, seperti anggota tubuh bagian bawah (misalnya, sendi pinggul dan lutut). Dengan menggerakkan roda gigi planet untuk berputar dan berputar melalui roda gigi matahari, tenaga pada akhirnya dihasilkan oleh pembawa planet. Ini memiliki struktur yang sederhana, biaya rendah, dan kapasitas menahan beban yang tinggi.
Mengambil contoh robot Tesla Optimus Gen-2, peredam planetnya menggunakan bantalan bola dalam alur dan bantalan rol jarum. Bantalan bola dalam alur digunakan untuk menahan beban radial dan aksial yang lebih kecil, sedangkan bantalan rol jarum digunakan untuk menahan beban radial besar yang dihasilkan oleh roda gigi planet ketika berputar dengan kecepatan tinggi.
II. Bantalan Lain di Robot Humanoid
1. Aktuator Linier: Empat-Bantalan Kontak Titik
Bantalan kontak empat-titik menggunakan bantalan bola di mana bola baja dari bantalan bola tersebut bersentuhan dengan cincin dalam dan luar di empat titik, sehingga mencapai keadaan kontak dua-titik. Hal ini memungkinkan mereka menahan beban aksial dua arah dan proporsi beban radial tertentu. Desain cincin bagian dalam komposit mengakomodasi lebih banyak bola, sehingga meningkatkan kapasitas menahan beban; struktur terpisah memudahkan pemasangan dan cocok untuk-sambungan dengan ruang terbatas. Sudut kontak biasanya 35 derajat atau 45 derajat, dengan jarak aksial kecil, sehingga memberikan batasan kecepatan tinggi dan kekakuan.
Bantalan kontak empat-titik biasanya digunakan pada sambungan putar dan aktuator linier, bersama dengan bantalan rol bersilang untuk menghasilkan gerakan-presisi tinggi.
2. Bantalan Sambungan-yang melumasi sendiri: Bantalan pelumasan mandiri menghasilkan gerakan gesekan-yang rendah melalui material komposit bimetalik atau pelumas padat, dengan koefisien gesekan serendah 0,08, dan juga memiliki ketahanan aus yang tinggi (masa pakai melebihi 10.000 jam). Pada robot humanoid, robot ini terutama digunakan dalam modul gabungan, yang dilengkapi-pengoperasian bebas perawatan, kapasitas beban tinggi, dan umur panjang, sehingga memenuhi persyaratan pergerakan frekuensi-tinggi dan presisi tingkat mikron-. Misalnya, bantalan geser yang dapat melumasi sendiri-dengan pelumasan dari Changsheng Bearing telah diterapkan pada modul gabungan robot humanoid Unitree Robotics, sehingga mencapai tingkat penetrasi lebih dari 80%, menjadikannya pemasok eksklusif.
Penerapan lain dari-bantalan pelumas mandiri pada robot:
Set gigi peredam: Menyesuaikan-persyaratan transmisi presisi tinggi dan memastikan stabilitas gerakan.
Keterkaitan sambungan: Menahan beban berat dan-operasi berkecepatan tinggi, mengurangi konsumsi energi.
Sistem penggerak sekrup: Beradaptasi dengan presisi gerakan tingkat mikron, meningkatkan fleksibilitas secara keseluruhan.
Ringkasan: Dalam piramida teknologi robot humanoid, bantalan, meskipun kecil, merupakan inti penting yang menghubungkan lapisan atas dan bawah. Ini bukan sekadar konektor fisik, namun juga pendukung kinerja, yang kepentingannya diwujudkan dalam tiga aspek: **Landasan presisi gerakan:** Bantalan-presisi tinggi,{2}}kekakuan tinggi memastikan kelancaran, akurasi, dan stabilitas setiap gerakan robot. Dari manipulasi mikro-tangan yang cekatan hingga dukungan kuat pada sendi kaki, bahkan kesalahan kecil pada bantalan akan diperbesar, yang secara langsung menentukan kinerja gerakan robot secara keseluruhan.
**Jaminan kapasitas-mendukung beban dan masa pakai:** Robot humanoid harus mampu menahan beban multi-dimensi yang kompleks di lingkungan yang dinamis. Bantalan bola kontak bersudut-berdinding tipis khusus, bantalan rol bersilang, dan desain ringan lainnya memberikan kemampuan anti-terguling dan kekuatan lelah yang unggul, yang menjadi landasan pengoperasian robot-jangka panjang dan andal.
**Kunci efisiensi dan integrasi energi:** Bantalan-gesekan rendah mengurangi hilangnya daya, meningkatkan efisiensi energi, dan secara tidak langsung meningkatkan daya tahan robot. Pada saat yang sama, munculnya bantalan kompak (seperti bantalan bola kontak empat-titik) menghemat ruang berharga dalam desain sambungan robot, sehingga memungkinkan tingkat integrasi yang lebih tinggi.
