輕量化設(shè)計是平衡運動性能、續(xù)航能力與工程實用性的核心課題,決定機器人的動態(tài)響應(yīng)速度與場景適配能力。宇樹機器人憑借行業(yè)頂尖的輕量化技術(shù),在實現(xiàn)極致減重的同時,兼顧高剛性與高動態(tài)運動需求,展現(xiàn)出卓越的工程設(shè)計實力,其輕量化方案也成為行業(yè)標桿。
宇樹機器人的輕量化突破,首先源于關(guān)節(jié)模組的高度集成化創(chuàng)新,這也是其核心技術(shù)優(yōu)勢所在。關(guān)節(jié)作為機器人運動的核心樞紐,其設(shè)計直接影響整機的重量與體積,宇樹打破傳統(tǒng)分立結(jié)構(gòu)的局限,將關(guān)節(jié)模組設(shè)計為“電機-減速器-編碼器-驅(qū)動板”高度集成的一體化結(jié)構(gòu),搭配中空軸走線設(shè)計,取消了冗余的殼體與外掛結(jié)構(gòu),在大幅縮減關(guān)節(jié)體積的同時,實現(xiàn)了重量的顯著降低。據(jù)拆解數(shù)據(jù)顯示,宇樹G1的單個關(guān)節(jié)模組重量僅525g,卻集成了完整的動力與控制系統(tǒng),這種緊湊設(shè)計不僅減輕了關(guān)節(jié)自身重量,更降低了整機關(guān)節(jié)慣量,讓機器人的動作響應(yīng)更迅速,為跑跳等高動態(tài)運動提供了基礎(chǔ)支撐。
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腿部和手部總成來源:中郵證券研究所
該機器人手臂采用5個小關(guān)節(jié)模組設(shè)計,其中肩部3個、肘部2個;手部主體為塑膠材質(zhì),關(guān)節(jié)不可彎曲,高配版本可搭載靈巧手。腿部配備6個關(guān)節(jié)模組,包括胯部3個、膝部1個大關(guān)節(jié)及小腿處2個小關(guān)節(jié)。
軀干采用全塑料件大幅減重。工程塑料(ABS/PA)和硅?材質(zhì)的外殼不僅進?步壓低了整機重量,還提供了優(yōu)秀的柔性緩沖,有效抵抗跌落與常見物理碰撞沖擊。高強度鋁合金骨架在最大程度降低重量的同時,保證了應(yīng)對高扭矩輸出(如膝關(guān)節(jié)起跳時)的結(jié)構(gòu)剛度。
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軀干大面積采用工程塑料來源:中郵證券研究所
除了材質(zhì)優(yōu)化,拓撲優(yōu)化與集成設(shè)計的深度應(yīng)用,進一步挖掘了輕量化潛力。宇樹在四肢核心承力部件(如大腿、小腿的鋁合金連桿)上,運用了大量菱形鏤空與拓撲優(yōu)化設(shè)計,通過計算機仿真分析零件受力情況,精準去除非受力區(qū)域的冗余材料,讓高強度鋁合金骨架在最大限度降低重量的同時,依然能夠保證應(yīng)對膝關(guān)節(jié)起跳等高扭矩輸出時的結(jié)構(gòu)剛度。
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四肢采用菱形鏤空設(shè)計 來源:中郵證券研究所
總體來看,宇樹機器人的輕量化設(shè)計是一套系統(tǒng)性的工程方案,從關(guān)節(jié)集成到材質(zhì)選擇,從拓撲優(yōu)化到細節(jié)適配,每一處設(shè)計都圍繞輕量化的核心目標。35kg的整機重量(G1機型),不僅體現(xiàn)了宇樹在關(guān)節(jié)內(nèi)部與機身結(jié)構(gòu)件輕量化領(lǐng)域的行業(yè)頂尖水平,更讓機器人具備了低關(guān)節(jié)慣量、快響應(yīng)速度的優(yōu)勢,既能支撐高動態(tài)運動,又能適配多場景應(yīng)用需求。
目前,宇樹機器人的輕量化設(shè)計已接近最優(yōu)狀態(tài),通過材質(zhì)、結(jié)構(gòu)與工藝的深度融合,進一步減重的空間已十分有限,其成熟的輕量化方案,也為行業(yè)內(nèi)人形機器人的設(shè)計提供了寶貴的參考范式。
參考來源:
宇樹科技官官網(wǎng)
中郵證券《宇樹G1人形機器人拆解報告》
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