什么是人形機器人？
一般來說，人形機器人是指模仿人的形態(tài)和動作，以達(dá)到通用性的目的而設(shè)計的兩足行走的機器人。 這些機器人具備物體的拿取和搬運等基本動作，并且具有多種任務(wù)的學(xué)習(xí)和執(zhí)行等能力。近些年隨著AI技術(shù)的飛速發(fā)展，也出現(xiàn)了具有高度智能和自然對話能力的機體。 人形機器人的特征是具有和人類相似的頭部、軀體、雙臂和雙腳。 這個特征是提高社會兼容性的重要因素之一，以人類為前提而設(shè)計，向既有環(huán)境的導(dǎo)入相對容易。 因此，以各工業(yè)產(chǎn)業(yè)為代表，在看護、醫(yī)療、應(yīng)對災(zāi)害、娛樂等廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用值得期待。 另一方面，面對人形機器人的普及，安全性和倫理方面的問題也逐漸被指出，因此在這些方面的應(yīng)對必不可少。 因為市場增長有著極大預(yù)期，與之相關(guān)的投資和開發(fā)在以美國和中國為中心的各國推進著。 今后，隨著AI技術(shù)和傳感技術(shù)的更進一步發(fā)展，人形機器人在人類社會中的重要角色愈加令人期待。
人形機器人上使用的齒輪
人形機器人所做的接近人類的復(fù)雜動作依賴于其內(nèi)部使用的各種機械要素的精密性和準(zhǔn)確的控制。以加減速和增加扭矩為目的，主要在手臂、腿以及它們的關(guān)節(jié)中使用的齒輪除了通用性高的直齒輪，還有小巧且可獲得高減速比和自鎖功能的蝸輪蝸桿，可利用90°軸角改變運動方向的錐齒輪，高傳動比準(zhǔn)雙曲面錐齒輪，輸入軸和輸出軸在同一直線并且可以獲得高扭矩的行星齒輪機構(gòu)里的內(nèi)齒輪等。 另外，通過數(shù)個齒輪組合而成的波動齒輪機構(gòu)因為可以同時獲得高減速比和高定位精度，在人形機器人上被廣泛采用。 為了實現(xiàn)機器人的準(zhǔn)確動作，齒輪在為了能夠提高精度時需要進行研磨加工，要求高扭矩時則需要進行熱處理以提高硬度。特別是，在控制能夠影響動作精度的側(cè)隙方面也是齒輪設(shè)計上的重要課題。
機器人用執(zhí)行器和齒輪的區(qū)別使用
執(zhí)行器（這里指減速機、編碼器和各種傳感器組成的模組）是人形機器人產(chǎn)生力量的源泉，相當(dāng)與人體的肌肉。
在人形機器人中，執(zhí)行器多使用在膝部、髖關(guān)節(jié)、肩膀等需要大扭矩的地方。
在這些關(guān)節(jié)中，執(zhí)行器可以直接配置在關(guān)節(jié)部位，有構(gòu)造簡單易于使用的優(yōu)點，但是在關(guān)節(jié)周圍容易集中重量和旋轉(zhuǎn)慣性，有不利于發(fā)揮運動性能和反饋性的缺點。
另一方面，在人形機器人中的齒輪承擔(dān)著調(diào)整扭矩和旋轉(zhuǎn)速度等力學(xué)特性。
齒輪經(jīng)常被用到的是手指、手腕、頸部等要求輕量化和省空間的部位。
這些部位使用齒輪的優(yōu)點有以下方面：配置自由度高、通過把電機配置在體干一側(cè)可以減輕末端的重量和慣性、低減速比和高剛性有利于釋放外力、實現(xiàn)對人友好的設(shè)計等。
總結(jié)下來，在人形機器人中，需要大扭矩的主要關(guān)節(jié)可以通過執(zhí)行器直接驅(qū)動，末端輕量化和配置制約嚴(yán)格的部位可以使用齒輪進行動力傳遞。
人形機器人減速機齒輪
人形機器人中使用波動減速機、擺線減速機、行星減速機等減速機。 許多齒輪是這些減速機的構(gòu)成要素。 近年，減速機越來越多的被用在為了實現(xiàn)小型化和設(shè)計省力化的電機和編碼器成為一體的傳動裝置中。 減速機不同，齒輪的齒形也有所不同。 比如，擺線減速機是非漸開線齒形的次擺線齒形。 另一方面，行星減速機則通常是直齒輪（太陽輪和行星輪）和內(nèi)齒輪，使用漸開線齒形。