在特斯拉發(fā)布機器人的AI Day中，Actuator這個詞被反復提及。其實Actuator這個詞在翻譯起來有時有些別扭，很多地方翻譯成“執(zhí)行機構”，但是其實它一般指一個部件，所以我覺得還是翻譯成“作動器”比較的“信達雅”。其實簡單來說就是產(chǎn)生動作的裝置。而這次特斯拉機器人Teslabot的在Tesla AI Day 2022中的展示中，我最關注的其實就是作動器。 ?

特斯拉機器人的電氣部件示意圖（來源：Tesla） ? 在Teslabot使用的作動器一共有28個，分為6個規(guī)格，其中兩種類型主要是旋轉和直線兩種類型。 ?

特斯拉機器人中使用的6種作動器類型（來源：Tesla） ? 旋轉作動器其實沒有太多新奇的地方，在一般的協(xié)作機器人的動力關節(jié)上都有類似的高度集成的設計?；径际遣捎弥锌盏闹彬?qū)電機（DD）加上抱閘和減速機等部件實現(xiàn)的。在電機結構示意圖中的Magnets就是指直驅(qū)電機轉子上的永磁體。 ?

協(xié)作機器人動力關節(jié)結構示意圖（來源：網(wǎng)絡搜索） ? 但是其中還是有兩個地方值得說一下。 ?

特斯拉作動器的結構示意圖（來源：Tesla） ? 在一般作動器里面使用制動器作為一種斷電后的保護設計，但是在Teslabot中我們看到了機械離合器的設計（Mechanical Clutch）。雖然很多電動制動器和電動離合器在結構上就是近親，電動離合器有時就是制動器在結構上稍有變化而已，但是這次Teslabot里面使用離合器而不是制動器，讓我好奇它的安全狀態(tài)如果也是鎖止的話，可能將制動和離合集成在一起的設計。在斷電情況下就是一個制動器，在得電情況下可以輸出扭矩。至于是否還有限制扭矩輸出，安全閉環(huán)控制等功能就不得而知了。從離合器的體積來看，應該是個電磁式制動器，而位置又在減速機的出軸側，應該是承擔了一定的安全設計要求的。 ?

電磁離合器示意圖（來源：KEB） ?

特斯拉機器人作動器結構示意圖（來源：Tesla） ? 有意思的地方是直線作動器的設計。一開始我以為應該是采用直線電機的設計，畢竟這樣結構可以比較簡潔，而且業(yè)界早就有成熟的設計（Cylindrical Linear Motor） ?

直線電機全球市場趨勢（來源：Transparency） ?

圓柱直線電機結構示意圖（來源：Oswald）

圓柱直線電機結構示意圖（來源：網(wǎng)絡搜索） ? 但是一看直線作動器里面的磁體方向和旋轉作動器里面的磁體方向一致，就明白了，這個直線作動器也是旋轉作動器一樣的旋轉磁場設計。而奧妙就在一個被稱之為“行星滾柱”（Planetary Roller）的結構中。 ? ? ? 在一些需要小體積的將旋轉運動轉化為直線運動的場合，將行星減速機（Planetary Gearbox）和絲杠結構結合的設計就出現(xiàn)了，在需要較大直線推力的情況下，行星滾柱結構的能量密度還是非常高的。 ? 這種行星滾柱絲杠結構早在1942年由Carl Bruno Strandgren申請了法國專利，而1965他又在美國申請了循環(huán)滾柱絲杠的專利，這樣的結構就更加緊湊和高效，類似滾珠絲杠的循環(huán)來增加效率。 ? 有意思的是對行星滾柱絲杠的關注主要來自于運動控制領域，如AB，Bosch Rexroth，Moog等。如果Teslabot堅持使用這種滾柱絲杠結構，也許會讓這種“老技術”煥發(fā)新的活力。 ? 整體來說，Teslabot中的作動器集成度都非常高，其中將旋轉執(zhí)行器的集成度跟協(xié)作機器人類似，而直線執(zhí)行器將電機和行星滾柱絲杠的結合也是將常見的絲杠電機推到了一個新的高度。 編輯：黃飛

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