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小鹏机器人 “猫步” 出圈:柔性轴承凭何成为人形机器人核心?与传统轴承的关键差异解析
2025-11-07
来源:让云

近期,小鹏 Iron 机器人的 “猫步” 表演让人形机器人技术引发热议,其 15° 髋部摆动、0.3Hz 步态误差的类人运动,核心依赖于柔性轴承的技术支撑。作为谐波减速器的核心部件,柔性轴承与传统工业轴承在设计逻辑、性能要求上存在本质区别,正是这些差异让机器人关节实现灵活仿生运动。

本文聚焦柔性轴承与传统轴承的核心差异,结合工业应用场景,解析其技术独特性与产业价值,助力工业读者精准认知这一关键零部件。

一、核心定位差异:刚性支撑 vs 弹性传动

轴承的核心功能本质是 “减少运动摩擦”,但柔性轴承与传统轴承的设计目标、应用场景完全不同,形成核心定位差异。

1.1、 传统工业轴承:侧重 “刚性稳定”

核心目标是提供刚性支撑,避免运动过程中的形变,保障设备运行稳定性。

应用场景覆盖电机、机床、工程机械等,强调固定轨迹下的低摩擦传动,例如深沟球轴承用于电机轴支撑、调心轴承适配重载设备。

1.2、柔性轴承:侧重 “弹性适配”

核心目标是通过可控弹性变形,实现高减速比、高精度的传动,适配复杂运动轨迹。

专为谐波减速器设计,是人形机器人关节的核心组件,小鹏机器人的腰部扭转、手部精细动作均依赖其弹性变形能力。

二、关键性能差异:5 大维度全面对比

柔性轴承与传统轴承(深沟球轴承、滚针轴承、调心轴承等)在结构、精度、变形能力等核心指标上差异显著,直接决定其适用场景的不可替代性。

对比维度 柔性轴承 传统工业轴承
结构设计 薄壁套圈 + 高填球角(263° 以上),无保持架,适配弹性变形 刚性套圈 + 保持架,结构固定,强调抗形变能力
核心特性 可控弹性变形(±5%),兼具传动与缓冲功能 刚性支撑,无主动变形能力,仅减少摩擦
精度指标 重复定位精度 0.01mm 级,形位公差≤3μm 普通级精度 10-20μm,精密级可达 5μm,无变形适配精度
使用寿命 200 万次循环以上(适配机器人高频运动) 按转速计算,工业场景可达数万小时,不耐高频形变
适用场景 人形机器人关节、谐波减速器、精密传动设备 电机、机床、工程机械、通用机械等刚性传动场景

三、设计逻辑差异:适配复杂运动 vs 满足固定需求

3.1、柔性轴承:为 “仿生运动” 量身定制

薄壁结构设计:套圈厚度仅为传统轴承的 1/3-1/2,允许一定范围的弹性形变,可带动柔性轮与刚性轮啮合传动。 无保持架高填球角:最大化钢球接触面积,分散形变应力,避免高频变形导致的局部磨损,保障小鹏机器人 “猫步” 运动的稳定性。 材料配比优化:兼顾弹性极限与抗疲劳强度,避免反复形变后出现断裂或塑性变形。

3.2、传统工业轴承:为 “稳定运行” 优化

刚性结构设计:套圈厚度大、结构坚固,防止运行过程中出现形变,确保传动轨迹固定。 保持架分隔设计:避免钢球相互摩擦,提升高速旋转稳定性,但限制了形变空间。 材料侧重耐磨:优先选择高硬度材料,减少固定轨迹下的磨损,无需考虑弹性适配需求。

四、应用场景差异:为何传统轴承无法替代柔性轴承?

人形机器人的类人运动需求,决定了传统轴承难以适配,而柔性轴承的独特设计恰好解决核心痛点。

4.1、传统轴承的局限性

无法实现弹性传动:传统轴承刚性结构无法带动谐波减速器的柔性轮啮合,无法达成高减速比精密传动。

形变易失效:若强制用于机器人关节,高频形变会导致套圈开裂、钢球脱落,使用寿命不足 1000 次循环。

空间适配性差:传统轴承结构紧凑性不足,无法满足人形机器人关节的狭小安装空间需求。

4.2、柔性轴承的不可替代性

形变与精度兼顾:在 ±5% 弹性变形范围内,仍能保持 0.01mm 级定位精度,适配机器人关节的复杂运动轨迹。

缓冲吸震:可吸收运动冲击,减少关节应力集中,让小鹏机器人的 “猫步” 更自然,避免机械感。

轻量化兼容:紧凑结构配合高承载能力,实现 18kg 单轴负载与灵活运动的平衡,符合人形机器人轻量化需求。

五、总结

小鹏机器人的 “猫步” 出圈,本质是柔性轴承技术成熟的直观体现。与传统轴承相比,柔性轴承以 “弹性传动” 为核心,在结构、精度、应用场景上形成独特优势,成为人形机器人产业的核心卡脖子环节。

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