1. 関節の構造と分布
（１）人間の関節の分布
かつてのテスラのロボットは28の自由度を実現しており、これは人体の機能の約1/10に相当する。
これらの28の自由度は、主に上半身と下半身に分布しています。上半身には、肩（6自由度）、肘（4自由度）、手首（2自由度）、腰（2自由度）が含まれます。
下半身には、髄関節 (2 自由度)、大腿部 (2 自由度)、膝 (2 自由度)、ふくらはぎ (2 自由度)、足首 (2 自由度) が含まれます。
（２）関節の種類と強度
これらの28の自由度は、回転関節と直線関節に分類できます。回転関節は14個あり、回転強度に応じて3つのサブカテゴリに分かれています。回転関節の最小強度は20Nmで、腕に使用されます。110Nmは9Nmで、腰、延髄、肩などに使用されます。180Nmは腰と股関節に使用されます。直線関節も14個あり、強度に応じて分類されています。最小の直線関節は500Nmの強度で手首に使用され、3900Nmは脚に使用され、8000Nmは大腿部と膝に使用されます。
2. ヒューマノイドロボットの関節におけるモーター
関節部に使用されているモーターは、フレームレスモーターではなく、主にサーボモーターです。フレームレスモーターは、軽量化と余分な部品の削減により、より大きなトルクを実現できるという利点があります。エンコーダはモーターの閉ループ制御の鍵となる部品ですが、その精度には国内外で依然として大きな差があります。センサーとしては、力センサーは先端の力を正確に感知する必要があり、位置センサーはロボットの三次元空間における位置を正確に感知する必要があります。
3. ヒューマノイドロボットの関節における減速機の応用
これまでは主にハーモニック減速機が使用され、これはソフトホイールとスチールホイール間の伝動に用いられてきました。ハーモニック減速機は高性能ですが高価です。遊星ギアボックスは比較的安価ですが減速比が比較的小さいため、将来的にはハーモニックギアボックスに代わって遊星ギアボックスが採用される可能性があります。実際の需要に応じて、遊星ギアボックスが採用されるケースも出てくる可能性があります。
ヒューマノイドロボットの関節をめぐる競争は、主に減速機、モーター、ボールねじが絡んでいます。ベアリングに関しては、国内外の企業間の違いは主に精度と寿命にあります。減速機に関しては、遊星減速機は安価ですが減速比が小さく、ボールねじとローラースクリュー指関節に適しています。モーターに関しては、国内企業はマイクロモーターの分野で一定の競争力を持っています。
投稿日時: 2025年5月19日
