根據來源資料,人形機器人的「身體」(Body)部分主要由負責移動、感知、電力分配與結構支撑的工業組件組成,。這些硬體被視為機器人的物理實體,負責執行由「大腦」(AI 晶片與軟體)下達的指令,。
以下是構成人形機器人「身體」的核心硬體組件:
1. 致動器組件(Actuators)— 機器人的「關節與肌肉」
致動器是將電能轉化為旋轉或直線運動的機械裝置,是實現人類般動作的核心,。一個致動器通常由以下多種精密零件組成:
- 馬達(Motors): 驅動扭矩的來源,常見類型包括無框力矩馬達(用於身體關節)和空心杯馬達(用於手部),。
- 減速器(Reducers/Gears): 用於降低馬達轉速並增加扭矩輸出,提高關節的精確度,。
- 絲槓/螺桿(Screws): 將馬達的旋轉運動轉化為直線運動,是直線致動器的關鍵部件,。
- 軸承(Bearings): 支撐旋轉運動並減少摩擦,確保運作精度,。
- 編碼器(Encoders): 監控馬達的位置、速度與扭矩,並將訊號回傳以進行精確控制,。
2. 感測器(Sensors)— 機器人的「感官」
感測器讓機器人能感知環境並收集數據,。核心類型包括:
- 視覺感測器與相機(Cameras & Vision Sensors): 捕捉影像與光線特性,實現空間感知,。
- 雷達與光達(Radar & Lidar): 透過無線電波或雷射測量距離與深度,。
- 力覺與扭矩感測器(Force & Torque Sensors): 檢測重量、壓力和致動器的受力情況,對實現靈巧動作至關重要,。
- 磁性感測器(Magnetic): 常用於機器人手部,感應是否接觸到物體。
3. 電力與支撐系統 — 機器人的「能源與架構」
- 電池組(Batteries): 通常使用安裝於胸部區域的鋰離子電池包提供動力,。
- 類比半導體(Analog Semis): 與感測器協作,負責調節溫度、速度、位置與電流分配,。
- 佈線與連接器(Wiring & Connectors): 構成電力分配與數據傳輸的網路,。
- 熱管理系統(Thermal Management): 負責機器人運作時的散熱與溫度調節,。
4. 結構件與外殼 — 機器人的「骨骼與皮膚」
- 結構支撐(Structural Parts): 包含機器人的骨架(Skeleton)與外殼(Outer Shell),。
- 材料應用: 為了減輕重量並維持性能,通常使用鋁合金、塑料或高性能材料如 PEEK(聚醚醚酮),後者因具備高強度、耐熱與耐磨性,已逐漸取代中高階機器人的金屬零件,,。
總結來說,人形機器人的「身體」是一個極其複雜的系統,其中致動器佔據了硬體成本的主要部分(以 Tesla Optimus Gen2 為例,上半身與下半身的致動器合計約佔總 BoM 成本的 95%)。