随着科技的不断进步，机器人逐步能够实现更多复杂的任务和功能。同时，人们对于服务型机器人的需求也逐渐增加，以及人口老龄化和劳动力短缺等问题也促使人们寻求新的解决方案。因此人形机器人从科幻逐步走向现实，并快速成为一个极具市场发展潜力的领域。

为了抓住这一应用机遇，众多企业先后投入到人形机器人的研发设计中。人形机器人的作用在于其能像人类一样平稳、精确和灵活地行动，甚至需要比人类更强、更快、更好。科尔摩根认为电机和执行器的设计应针对机器人的需要，而不是借鉴无人机或其他非机器人应用的运动控制要求。因此需要通过三个步骤来实现出色的人形机器人的设计和开发。

第一步：理清关键应用挑战

人形机器人的实际应用中除了需要提举不同重量的动态负载的同时，还需支撑并移动自身的重量。为了使人形机器人能自由移动，操控环境，执行类似人类执行的复杂任务，其需要进行多轴设计。一台人形机器人往往会包含30-40个轴或更多。然而，每个轴都会增加机器人的重量和体积，同时消耗能量，从而对机器人的使用寿命造成不利影响。因此，要设计新一代成功的人形机器人，需要：

1、尽量减小尺寸和重量以降低功耗，延长电池寿命

2、尽量提高转矩密度，使机器人在承受自身重量的同时，仍能操纵巨大的外部动态负载

这两个要求密切相关，必须在同一台电机上同时得到解决。

第二步：解析电机应用要求

人形机器人的关节不能像协作机器人那样在相对狭窄的速度范围内工作。在不可预知的环境中航行和工作时，每个人形机器人关节都必须能够在平衡、精确和有力的连续运动中非常快速地执行双向加速。因此电机的尺寸、重量和转矩是人形机器人关节的关键规格。

高性能低重量

鉴于这些要求，在选择电机时，传统的电机性能衡量指标(如连续转矩和额定转速)作用并不大。相反，相关基准应以电机常数Km为依据。在比较类似尺寸的电机时，Km基本上是衡量电机效率的一个指标，可为选择能提供所需性能的最轻电机提供有用数据。高效电机可在运行时将温升降至最低，这有助于确保电机和热敏元件在机器人关节的狭小空间内发挥可靠性能。

大功率小尺寸

要在轻型紧凑的机器人关节中优化转矩，另一种方法是使用符合D2L规则的电机。通过D2L规则，只需增加电机直径，就能制造出更大功率的关节，同时将最重要的关节宽度保持在尽可能小的范围内。

第三步：选择合适的产品方案

了解了人形机器人设计的挑战与电机需求，电机的选择就变得简单明了：专门针对机器人的尺寸、重量和性能要求设计的伺服电机，有助于工程设计团队设计和制造出功能更强、更畅销的人形机器人。科尔摩根的TBM2G系列无框伺服电机就是为人形机器人量身定制的电机的典型代表。

灵活适配

TBM2G电机有七种框架尺寸可供选择，每种尺寸都可围绕三种不同的磁钢长度进行优化。与通常只有三到五种框架尺寸的同类电机相比，这是一个巨大的优势。凭借如此多的选择，用户可根据机器人的预期用途来指定TBM2G电机，以在每台机器人的每个关节上实现尺寸/重量和转矩的理想平衡。

轻盈紧凑

当人形机器人有多个关节时，每个关节的重量和尺寸节省可以使机器人整体更轻，从而降低支撑和移动自身重量所需的能量。结构紧凑、重量轻、尺寸合适的TBM2G电机是实现这一工程目标的理想选择。同时，TBM2G采用了先进的材料，并且可以选择多种绕组，以帮助工程师实现优化的机电一体化解决方案，满足人形机器人关节对速度和转矩的要求。

TBM2G电机在人形机器人应用中具有如下优势：

兼具小尺寸大持续转矩，并可以一致的转矩实现快速加速

可靠的响应度和精确度，在低压供电应用中可实现超高效率

低温升，延长关节部件寿命;大内径通孔，优化关节内部布局

简单三步，快速完成人形机器人的应用分析与方案设计，即刻与科尔摩根携手打造人形机器人的未来。

（来源：Kollmorgen科尔摩根）