一根筷子粗的零件能推动1吨重量——科峰智能攻克人形机器人关节难题

　　人形机器人是人工智能、机械工程、材料科学等多学科交叉的“皇冠明珠”，被视为继计算机、智能手机、新能源汽车后的下一代通用平台。人形机器人研发，不仅是全球技术的竞赛，更是重构生产力与生产关系的关键。

　　正因如此，2月5日，由湖北智慧和湖北力量研发制造的10款“楚才”人形机器人，在武汉洪山礼堂组团亮相，为全省“新春第一会”上演科技序曲。在众多的湖北力量中，有一家黄冈企业，在为湖北抢占人形机器人赛道制高点默默努力，它就是湖北科峰智能传动股份有限公司（简称“科峰智能”）。

　　不可替代的“关节心脏”

　　人形机器人从最初可以做出行走、挥手和搬运物品等动作，发展到可以做出跳跃、奔跑、前空翻等高难度动作，除了核心算法、高端芯片、电机、碳纤维等技术和材料外，机器人的姿态控制最难在于关节。

　　2023年12月，美国特斯拉公司开发的擎天柱（Optimus）人形机器人二代面世，其行走速度和全身协调性明显提升。专家们查阅其技术资料发现，行星滚柱丝杠的大量应用可能是升级的关键。

　　什么是行星滚柱丝杠？为何如此重要？

　　以往，科学家模仿人类的旋转关节，采用行星减速机或谐波减速机，以实现机器人的灵活转动。这项技术在工业机器人中应用非常广泛。

　　但这一技术路线并不完全适用于人形机器人的研发。因为行星减速机或谐波减速机使用齿轮或滚珠啮合，相对比较脆弱，如果要做得结实，需要将零部件做得很大，这就会导致人形机器人“傻大黑粗”，无法实际运用。

　　而行星滚柱丝杠就能很好地解决这一问题。它由丝杠、滚柱、螺母等部件组成，通过将电机的旋转运动转换为直线运动，同样也可以完成机器人的关键动作，却有着承载高、响应快、体积小、噪音低、精度高等优点。

　　据介绍，一根筷子粗细的行星滚柱丝杠，最大可以推动1吨重量，而要负载同样的重量，谐波减速机、行星减速机的直径却要做到十几厘米粗。正因为在大小臂、大小腿等关节处使用了14个行星滚柱丝杠，擎天柱二代机器人不仅体形匀称，还能负重相当于机器人本身体重的负载，稳定行走、奔跑。

　　因此，行星滚柱丝杠作为精密传动领域的核心部件，在人形机器人及高端装备中具有不可替代的作用和战略价值，被称为人形机器人的“关节心脏”。

　　据测算，到2030年，全球人形机器人领域行星滚柱丝杠市场需求量约1800万台，市场规模将近130亿元。

　　用一年多解一道工艺难题

　　当擎天柱机器人在特斯拉公司总部美国加州帕洛阿尔托市手舞足蹈，万里之遥的大别山下，科峰智能早在2019年就立项启动对行星滚柱丝杠的研发。

　　创立于2010年的科峰智能是黄冈本土企业，专注于机械传动与控制应用领域关键零部件的研发、生产、销售，是国家级专精特新“小巨人”企业，先后被认定为湖北省技术创新示范企业、湖北省智能制造示范单位、湖北省制造业单项冠军示范企业。

　　“我们能造出精密行星减速机和谐波减速机，也必须拿下行星滚柱丝杠，实现对人形机器人旋转和直线这两种关节的自主研发。”科峰智能董事长兼总经理吴俊峰在公司内部宣布。

　　然而，拿下这颗精密制造皇冠上的宝石并不容易。丝杠项目技术负责人周志勇说：“欧洲厂商如Rollvis、GSA等研发生产行星滚柱丝杠已有数十年历史，研磨和轧制工艺远远领先国内，并且从机床到技术均对我国实行封锁。”

　　制造行星滚柱丝杠最难之处，在于通过精密的磨削，提高部件的制造精度和加工质量。以丝杠直径8毫米的产品为例，内含多达9根直径仅2.8毫米的滚柱，每个滚柱上均刻有肉眼无法分辨的螺纹。滚柱之间、滚柱与其他部件之间都要通过螺纹来啮合，最终形成紧密联结的整体。

　　科峰智能技术团队虽有着长达14年的精密零部件制造经验，各级政府部门也给予了经费支持，但在研发过程中仍感困难重重。

　　在一个关键工艺上，周志勇带着技术图纸，问遍了北京机床展的所有参展厂商，无论国内国外企业，没有一家能按他们的要求提供加工机床。

　　最终，他们找到一家资深机床厂商，由科峰智能提出技术思路，对方定制专用模块，科峰智能再自己研发特殊材料磨杆，才最终攻克这一关键工艺。而仅仅解决这一个工艺难题，就花了一年多时间。

　　像这样的难题，一个接着一个。历经多年，科峰智能终于成功制造出高精度的行星滚柱丝杠，参与到部级和省级科研项目技术攻关。

　　即将投建多条传动部件生产线

　　2024年12月，一条名为“Unitree B2-W 天赋觉醒！”的短视频由宇树科技发布。视频里，一只机器狗钻山下水，风驰电掣，迅速刷屏网络。短短两个月后，宇树机器人又登上春晚舞台，让全世界为之侧目。

　　业界认为，中国机器人的飞速进步，背后是众多中国企业在电机、减速器、控制器等核心零部件上的全面自主研发和技术突破。“仅行星滚柱丝杠这一种产品，就吸引了全国30余家企业研发，其中不乏上市公司。据我们了解，湖北的生产企业仅我们一家。”周志勇说。

　　但科峰智能并不畏惧强手，周志勇介绍，公司生产的行星滚柱丝杠，精度已经达到最高的P1级。

　　科峰智能还首次进入电机制造领域，研制出控制机器人灵巧双手的关键部件——空心杯电机。现在，除了20余种不同规格的行星滚柱丝杠产品，科峰智能还能提供直线型电驱动关节、旋转型电驱动关节、舵轮等机电一体化产品，与国内知名人形机器人研发单位均有不同程度的合作。

　　3月18日，湖北省机器人控制与驱动技术创新中心揭牌。该中心由科峰智能牵头，联合华中科技大学、武汉大学等20余所高校科研院所及产业链头部企业共建。

　　“全国的人形机器人研发均未定型，我们也需要配合客户需求，不断调整我们的产品。但这个领域是未来高科技的蓝海，已经成为业内共识。”吴俊峰透露，公司已经决定，即将投资建设多条高标准人形机器人传动部件生产线。

　　责任编辑：秦梦