为什么顶级人形机器人都在押注行星滚柱丝杠？

在机器人技术狂飙突进的当下，人形机器人正加速从实验室走向工业应用的最前沿。传动方案作为人形机器人技术体系的关键支柱，其选择直接框定了机器人性能的天花板与应用边界。

当前，人形机器人传动技术百花齐放，但旋转执行器与直线执行器始终占据主流赛道。其中，行星减速器、谐波减速器等旋转执行器传动方案，以及滚珠丝杠、行星滚柱丝杠等直线执行器传动方案，构成了市场主流的技术路线。

围绕这两类技术路线，行业内长期存在路线之争：是沿用成熟的传统齿轮减速方案，还是押注新兴的行星滚柱丝杠技术？

开普勒机器人硬件总监张敏梁在近期技术分享直播中深入剖析了这一技术抉择："传统旋转执行器传动方案凭借其运动灵活性和成熟的产业链（包括减速机、电机等配套体系）确实占据先发优势，但其承载能力存在明显局限。相比之下，行星滚柱丝杠方案在负载能力、运动精度和能效表现方面展现出显著优势，尤其适用于工业场景中高负荷、高精度的作业需求。"这一表态清晰展现了开普勒机器人的技术战略方向。

▍传动技术之争：旋转执行器vs 直线执行器

在人形机器人的传动技术领域，旋转执行器与直线执行器犹如两大阵营，持续角力。

旋转执行器是人形机器人领域应用最广泛的方案之一，主要包括行星减速器和谐波减速器两大类型。行星减速器凭借高刚性、高负载能力及出色的传动效率成为大扭矩关节部位的首选，而谐波减速器则以紧凑体积、轻量化设计和高精度特性广泛应用于灵巧手等精密部件。虽然旋转执行器在工业机械臂和协作机器人中已形成成熟产业链，但其固有局限性逐渐显现：运动灵活性虽高，但承载能力有限，目前主流人形机器人手臂负载普遍停留在3-5公斤区间，难以胜任工业场景中的重型物料搬运需求。

直线执行器在人形机器人的线性关节应用中占据重要地位，主要包括滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两类。滚珠丝杠凭借较低成本和较高精度成为当前线性传动的常见选择，而行星滚柱丝杠则以高精度、大负载和长续航优势成为高端人形机器人线性执行器的首选，特别适用于承受冲击和大负载的关节部位，如髋关节、膝关节和踝关节。

高精度：微米级精密操控

行星滚柱丝杠的高精度主要源于其独特的螺纹结构设计和运动传递方式。从螺纹结构设计看，行星滚柱丝杠采用小导程角非圆弧螺纹，如同为精密运动定制的“专属轨道”，在315mm行程内可达JIS C3等级1.2μm的导程精度，完美适配精密微进给场景。

在运动传递方式上，其通过滚柱线接触滚动摩擦，让力与运动的传递更加均匀，避免了因接触点少导致的局部误差和受力不均，极大提升运动精度与稳定性。多滚柱线接触布局赋予丝杠更强的抗变形能力，有效减少因刚度不足引发的位置偏差，确保运动精准无误。

大负载：承载能力提高3-6倍

在负载能力方面，行星滚柱丝杠优势明显。其采用螺纹滚柱的线接触方式，相比滚珠丝杠的点接触具有更大的接触面积和更均匀的载荷分布，根据赫兹压力定律，其承载能力可达滚珠丝杠的3-6倍。

在结构设计上，行星滚柱丝杠主螺纹丝杠周向均匀布置6-12个螺纹滚柱，可进一步提升载荷分散效率，在相同丝杠直径下，其负载能力相较滚珠丝杠可提升3-6倍，极端工况下甚至可达10倍。

开普勒机器人K2"大黄蜂"的实际表现验证了这一优势。在2025张江具身智能开发者大会暨国际人形机器人技能大赛的【人形机器人工业应用场景挑战】中，大臂1个驱动肘关节，小臂2个操控腕关节，单臂集成3个行星滚柱丝杠的开普勒机器人K2"大黄蜂"，以 20kg 负载记录勇夺冠军，实力诠释了行星滚柱丝杠在工业级搬运中的统治力。

长续航：完美平衡节能与高效

行星滚柱丝杠的长续航优势，源于其机械特性与智能控制策略的协同优化。静态工况下，滚柱与主丝杠间的高摩擦力形成类自锁机制，使执行器在断电时仍能保持位置稳定，有效降低静态能耗。虽然标称其传动效率约70%低于行星减速机的90%以上，但其正向效率与反向效率的差异使综合能效指标更优，结合智能控制策略可进一步优化周期性运动的能耗。

开普勒机器人K2"大黄蜂"通过全身搭载14个行星滚柱丝杠执行器与小导程节能方案、智能监测算法的配合，实现"充电1小时，连干8小时"的工业级续航，其自研控制算法能实时调度关节状态，在保障作业效率的同时最大化续航时间。

▍攻克技术难题：实现首家自研量产应用

当前，人形机器人领域主要采用反向式行星滚柱丝杠方案，这种设计虽然具有独特优势，但其螺母结构导致螺纹精密磨削难度极大，加工技术门槛高。加之需借助连杆机构实现关节转动，相较直接齿轮传动方案，设计复杂度直线提升。多重技术挑战使得国内能够量产搭载行星滚柱丝杠人形机器人的企业屈指可数。

开普勒机器人多年前就已前瞻性地布局丝杠技术路线，推出结合串并联结构，采用滚柱丝杠执行器与旋转执行器相结合方案的人形机器人。在攻克行星滚柱丝杠技术瓶颈的过程中，开普勒机器人通过设计创新、热处理工艺优化、加工技术攻关，和与国内设备厂商深度合作，针对行星滚柱丝杠的各项技术挑战实现了系统性突破，并积累了一套完整的技术体系。

在技术规格方面，开普勒机器人为行星滚柱丝杠执行器制定了三个规格型号，其中最大规格推力达到8200N，可完全满足工业场景下人形机器人的作业需求。同时，执行器能量转换效率高达80%，确保了长续航性能。

热处理工艺是确保产品质量的关键环节。为此，开普勒严格把控原材料硬度与纯度，在热处理过程中采用吊装处理方式，应用真空或双真空淬火等措施；同时从设计参数优化、加工工序改良、零件装配工序规范等多维度入手，结合严苛的测试方案，避免了热处理带来的不良影响，有效提升了产品一致性，保障了质量稳定性。

在加工工艺方面，开普勒机器人将行星滚柱丝杠的制造过程细分为120道精密工序，这种极致工艺追求使得产品螺纹螺距精度控制在3微米以内，赋予了行星滚柱丝杠极高的运动精度与平稳性。

凭借技术突破，开普勒机器人成为国内实现行星滚柱丝杠自研量产并成功应用于人形机器人的企业。此外，开普勒机器人还自主研发了KeplerGear精旋动力旋转执行器与NimbleMaster巧手大师11自由度多触点灵巧手两大核心部件。

前者峰值扭矩220N.m，重复定位精度0.01度，自研率85%，通过高扭矩电机与智能算法的协同控制，能够精准执行毫米级精细操作；后者单手套件891个零件，具备11个自由度，单指配置25个高分辨力控触点，采用高强度绳驱设计，单根绳索可承受1200N拉力，并配备手腕六维力传感器，能够出色完成高精度作业任务。

▍性能技术闭环：有望率先实现大规模落地

开普勒机器人K2"大黄蜂"，是一款身高175厘米、重量78公斤的工业级人形机器人，其全身配备52个自由度（含灵巧手），在100TOPS算力的支持下构建起精密感知与动态控制的工业级执行系统。

在本体架构上，开普勒机器人K2"大黄蜂"采用TrueBionic真仿生设计，并集成了三大自主研发的核心组件：：KeplerForce行星动力滚柱丝杠执行器、KeplerGear精旋动力旋转执行器和自研NimbleMaster巧手大师11自由度多触点灵巧手，形成“强负载+低功耗”的技术闭环。

构型设计方面，开普勒机器人强调真仿生概念。通过旋转执行器实现关节旋转功能，同时采用多组行星滚柱丝杠执行器模拟人类肌肉的伸缩运动。目前，机器人本体共分布14个行星滚柱执行器：手臂上3个（大臂1个负责肘关节运动，小臂2个负责腕关节），腿部则包括大腿1个髋关节、小腿1个膝关节和2个踝关节。

通过混合技术方案，开普勒机器人K2"大黄蜂"实现了超强负载能力与长效续航。其单臂承重达15kg，双臂协同作业可达30kg，充电1小时可支持8小时连续工作。在实际工业应用中，该机器人展现出高效能、高可靠性的落地能力，可在仓储物流、智能制造等环境中完成高负载、高强度的作业任务。

在上汽通用的实测中，开普勒机器人K2"大黄蜂"成功完成了车身缝隙检测、金属冲压件上料等任务，其"大负载+长续航"的技术优势有效解决了汽车制造行业"两班倒"生产模式下的动力适配问题。配合自主研发的KeplerBrain类脑系统，该机器人更具备了群体协同能力，具备了替代人工班组的巨大潜力。

在物流仓储场景中，开普勒机器人K2"大黄蜂"可轻松搬运30公斤物品，单手11自由度的灵巧手设计支持各类精细操作，能熟练完成标箱搬运、安规耐压测试等工作，充电1小时续航8小时的表现使其成为工厂流水线上的“劳模”。

据悉，开普勒机器人K2"大黄蜂"自发布以来，已进入多家行业头部企业，在智能制造、仓储物流、特种作业、科研教育等领域均开展场景应用实测，广泛参与物料搬运、样品处理、巡逻巡检等多样任务。其基础版售价3万美元可替代1.5名工人的工作量，兼具卓越性能与经济性，有力推动了人形机器人在工业场景的落地应用。

展望未来，开普勒机器人K2"大黄蜂"有望成为行业内率先实现大规模落地应用的蓝领人形机器人！