關節(jié)軸承屬于球面滑動軸承的范疇，主要分為油脂潤滑型與自潤滑型兩大類。其中，自潤滑關節(jié)軸承憑借免維護、高精度、長壽命、強環(huán)境適應性等突出優(yōu)勢，成為機器人關節(jié)結(jié)構(gòu)設計的理想選擇，未來有望逐步替代傳統(tǒng)的油脂潤滑方案。

關節(jié)軸承 來源：威爾軸承

自潤滑關節(jié)軸承是一類無需額外補充潤滑劑的特殊關節(jié)軸承，其核心原理是在軸承的相對運動接觸面，通過涂覆、電鍍或粘結(jié)等工藝附著一層固體潤滑材料，以此有效降低部件間的摩擦阻力，進而延長軸承使用壽命。

人形機器人可通過增設連桿結(jié)構(gòu)與線性關節(jié)，優(yōu)化整機質(zhì)心分配與運動慣性，其關節(jié)主要分為三大核心構(gòu)型，其中旋轉(zhuǎn)+連桿構(gòu)型是關節(jié)軸承的主要應用場景：

旋轉(zhuǎn)+連桿構(gòu)型：將旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器與連桿機構(gòu)相結(jié)合，借助機構(gòu)學設計把電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為特定軌跡的直線或擺動輸出，兼具動作靈活性與動態(tài)響應性能。

踝關節(jié)采用旋轉(zhuǎn)+連桿構(gòu)型結(jié)構(gòu) 來源：九光智能

旋轉(zhuǎn)+線性構(gòu)型：采用電機驅(qū)動行星滾柱絲杠或滾珠絲杠，直接將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為高推力的直線運動。

旋轉(zhuǎn)+旋轉(zhuǎn)構(gòu)型：基于“電機+減速器”的組合實現(xiàn)純旋轉(zhuǎn)輸出，廣泛應用于肩、髖等需要大角度回轉(zhuǎn)的關節(jié)部位，同時通過減速器達成高扭矩密度與結(jié)構(gòu)緊湊的布局目標。

人形機器人關節(jié)軸承主要應用類型為桿端關節(jié)軸承。桿端關節(jié)軸承的球面滑動結(jié)構(gòu)可同時實現(xiàn)俯仰、偏航及旋轉(zhuǎn)運動。桿端關節(jié)軸承與配套連桿形成復合結(jié)構(gòu)能夠解決人形機器人手腕/腳踝等部位的多自由度運動需求。

關節(jié)軸承按接觸角與承載方向可以分為四類 來源：麥高證券研究發(fā)展

從具體應用場景來看，關節(jié)軸承在人形機器人多關節(jié)部位均展現(xiàn)出明確的應用潛力。在腕關節(jié)與肘關節(jié)，由于需仿生人體實現(xiàn)多方向復雜運動，傳統(tǒng)滾動軸承難以滿足需求，“關節(jié)軸承+連桿”的設計方案成優(yōu)選。其中手肘部位有望部署2個關節(jié)軸承，手腕部位部署3個，通過協(xié)同作用應對多向載荷，保障運動精度。

來源：AppSo

踝關節(jié)作為實現(xiàn)雙自由度運動的核心承重部件，對軸承的負載均衡與靈活偏轉(zhuǎn)能力要求極高。參考特斯拉雙線性執(zhí)行器的踝關節(jié)方案，單關節(jié)有望配置3個關節(jié)軸承，以滿足復雜場景下的運動需求與承載強度。膝關節(jié)則依托多連桿機構(gòu)優(yōu)化負載力矩曲線，其核心轉(zhuǎn)動副與連桿連接點對軸承性能提出綜合要求，參考特斯拉Optimus機器人的結(jié)構(gòu)設計，單膝有望應用5個關節(jié)軸承，憑借其球面滑動特性適配多方向負載與微小角偏轉(zhuǎn)，保障關節(jié)運動的穩(wěn)定性與自由度。

Optimus人形機器人膝關節(jié) 來源：特斯拉 AI Day

此外，髖關節(jié)與靈巧手指關節(jié)也存在明確的應用潛力。髖關節(jié)需實現(xiàn)前擺、側(cè)抬、旋轉(zhuǎn)等多自由度運動，采用連桿結(jié)構(gòu)搭配關節(jié)軸承，可在簡化結(jié)構(gòu)、控制成本的同時保障運動靈活性，單關節(jié)有望應用3-5個；若靈巧手采用連桿方案，單指關節(jié)則可能部署2-4個關節(jié)軸承，進一步提升手指操作的精準度與靈活性。

參考來源：特斯拉，智元機器人

隨著人形機器人行業(yè)的快速迭代與規(guī)?；涞兀瑢Ω咝阅?、定制化關節(jié)軸承的需求將持續(xù)攀升。相信伴隨材料技術的革新與制造工藝的升級，關節(jié)軸承有望在輕量化、高承載、長壽命等維度實現(xiàn)突破，進一步賦能人形機器人在工業(yè)生產(chǎn)、服務安防等多領域的深度應用，成為推動人形機器人技術成熟與產(chǎn)業(yè)普及的關鍵支撐之一。

參考來源：

各企業(yè)官網(wǎng)

麥高證券《新需求、新機遇，關節(jié)軸承迎人形機器人發(fā)展浪潮》