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人形機器人作為機器人技術領域的前沿代表，正逐步滲透至諸多行業，其優秀的功能與廣泛的適應性彰顯出巨大價值。然而，伴隨這一先進技術而來的維護難題，成為了制約其進一步大規模應用的關鍵因素。
相較于傳統的、結構較為簡單的機器人系統，人形機器人內部構造呈現出高度復雜性，包含數量眾多的關節以及精密的活動部件。這些部件在協同工作過程中，極大地增加了磨損與故障發生的概率。由此產生的高昂維護成本以及頻繁的停機現象，不僅對實際生產運營造成顯著干擾，還在很大程度上限制了人形機器人的部署范圍與整體效能發揮。為有效應對這些挑戰，免維護組件、先進材料等一系列創新技術應運而生，成為推動人形機器人邁向更高可靠性與成本效益的核心驅動力。接下來，本文將深入剖析人形機器人維護工作的復雜性，并探討免維護技術的最新進展及其應用前景。
一、 人形機器人面臨的維護難題
(一)形機器人設計的復雜性
人形機器人由數十個需精確協同工作的關節與運動部件構成，這一復雜結構意味著，任何單一部件的失效都可能引發連鎖反應，導致整個機器人系統被迫中斷運行，接受全面的維護與修復。與龍門、協作機器人等相對簡易的自動化或機器人解決方案相比，人形機器人由于部件數量眾多、運動模式復雜，其組件發生磨損和故障的概率大幅增加。
此外，設計人員還需充分考量人形機器人廣泛的應用場景。從日常運營的倉庫、購物中心，到環境惡劣的建筑工地，再到危險重重的救災現場，人形機器人在不同環境下的工作需求對其設計提出了高要求。這就要求在設計階段，必須綜合考慮各種潛在應用場景的特點與需求，確保機器人在多樣化環境中都能穩定運行并有效執行任務。
(二)停機時間與維修成本
盡管機器人在單次工作時長方面遠超人類，但仍需定期停機進行充電、維護以及系統更新等必要操作，其中維護成本在整個生命周期成本中占據相當大的比重。因此，在制定人形機器人項目預算時，持續的維護費用應作為關鍵因素予以充分考慮，特別是在一些對設備磨損較為敏感的行業應用中。
以國內市場情況為例，根據相關行業數據統計，標準服務機器人每年的維護成本約占其購買價格的 10% - 20%。例如，國內某機器人服務企業對其維護的多臺標準服務機器人進行統計分析，這些機器人購買價格區間在 10 - 50 萬元不等，每年實際維護成本則處于 1 - 10 萬元區間。而對于技術更為復雜的人形機器人，若涉及專業技術人員的維護服務，還將產生額外的高額費用。
以國內常見的某款商用人形機器人產品為例，其市場售價在 20 - 30 萬元，經實際使用數據反饋，每年僅基礎維護成本至少達到 2 - 3 萬元，這還未涵蓋因聘請專業技術人員而產生的額外開支。對于工業領域使用的更為大型、功能更為復雜的類人機器人，據行業報告顯示，其每年維護成本可能高達 20 - 100 萬元，且同樣未包含特殊維護服務所產生的額外費用。
人形機器人不僅維護成本高昂，其停機時間對生產計劃的影響也不容小覷。若在生產計劃制定過程中未能充分考慮停機因素，一旦發生計劃外停機事件，極有可能導致生產流程中斷、項目進度延遲，進而造成長時間的生產力損失，對產線節拍要求嚴格的企業，例如汽車裝配線，其產生的負面影響可能會非常巨大。
(三)頻繁維護對機器人部署的影響
人形機器人頻繁的維護需求，在實際部署過程中，尤其是在遠程區域或危險環境應用場景中，會成為一個重大阻礙。目前，對人形機器人進行維護作業，仍高度依賴專業技術人員現場操作。然而，在許多適合人形機器人工作的特殊環境中，如偏遠地區、災區現場等，人員抵達現場不僅困難重重，還可能面臨極大的安全風險。這一現實問題不僅嚴重打亂了機器人的部署計劃，也促使工程師在設計階段便開始深入思考如何通過創新設計，較大程度地減少甚至消除人形機器人的維護需求。
二、 免維護組件的優勢
在降低人形機器人維護頻率、提升其運行穩定性的眾多解決方案中，采用免維護塑料部件成為一種具有潛力的有效途徑。
(一)減少對潤滑和部件更換的需求
經過特殊摩擦優化設計的塑料部件，通過將固體潤滑劑均勻嵌入材料內部，構建了一種長效、穩定的潤滑機制。這一創新設計摒棄了傳統手動潤滑組件的繁瑣操作，同時顯著降低了因潤滑不足或不當導致部件失效進而需要頻繁更換部件的可能性，并且由于潤滑材料并非分層結構或涂于表層，軸承耐偏載能力更強。另外，通過纖維纏繞機構還可大幅提升塑料軸承的承載能力，這種軸承材料已經成功應用于工程機械、農機等重載環境。
▲ iglidur自潤滑軸承材料結構和纖維纏繞軸承重載應用
(二)增加正常運行時間和生產力
通過應用高性能塑料部件，機器人所需的維護工作量得以大幅削減，這直接轉化為正常運行時間的顯著延長。而更長的正常運行時間無疑對整體生產效率產生積極的促進作用，有助于企業更快地實現投資回報，提升市場競爭力。
(三)降低長期成本
減少維護工作所帶來的另一個直接效益，便是整體長期成本的有效降低。免維護組件由于無需頻繁更換以及定期維護，在機器人整個使用壽命周期內，能夠為企業節省大量的資金投入，包括維護材料成本、人工成本以及因停機造成的生產損失成本等。
(四)在各種環境中增強可靠性
由于塑料部件不含有傳統油脂類潤滑劑，在惡劣環境條件下，其性能表現展現出更高的可靠性。無油脂設計使其具備出色的抗污垢、防塵以及耐腐蝕能力，特別適用于諸如建筑工地、災難救援現場、粉塵污染嚴重的倉庫等復雜、惡劣的工作環境，確保機器人在不同場景下都能穩定運行，持續發揮作用。
此外，通過先進的材料技術，塑料還可根據實際應用需求進行特殊設計，使其具備多樣化特性，進一步拓展了人形機器人在不同行業領域的應用范圍。比如，符合 FDA 標準的食品級安全材料制造，可在對衛生條件要求高的環境，如食品加工、醫療等行業領域中安全、可靠運行。；可承受重載的材料，在工業搬運機器人上大顯身手；具備高化學抗性的材料，適用于化工環境作業的機器人；還有耐老化的材料，為長期戶外作業的機器人提供堅實保障；ESD材料可用于有防靜電的場合。同時，為積極響應全球環保倡議，iglide 軸承還創新性地推出了不含 PFAS 和 PTFE 的環保材料選項，滿足了不同客戶對于綠色、可持續發展產品的需求。
三、 igus 人形機器人免維護解決方案
易格斯(igus)作為全球摩擦優化塑料部件制造領域的企業，擁有60 年的深厚技術積累與豐富行業經驗。五條主要產品線均廣泛應用了先進的塑料材料技術，為人形機器人的部件選型提供了全面、多樣化的解決方案。
(一)用于手指、手腕等關節的軸承
igubal 自調心軸承系列，經實踐驗證，是應用于人形機器人關節部位的理想選擇。igubal 軸承不僅充分繼承了 igus 塑料材料的諸多優勢，如優異的耐磨性能、自潤滑特性等，與傳統金屬材質的同類產品相比，還實現了顯著的成本降低與重量減輕。
▲ Igubal關節軸承。
iglidur滑動軸承和回轉環支承產品同樣被人形機器人使用。在產品設計上充分考慮了多樣化應用場景需求，提供豐富的尺寸規格選擇，并配備多種可選附件與功能模塊，如高精度夾具、可調節角度擋塊、高效毛氈密封件等，為用戶提供了高度定制化的解決方案。
(二)耐磨線性導軌和執行器，實現平穩直線運動
igus 研發的高精度 drylin 直線滑動軸承、滑塊和執行器，能夠在多種不同類型的導軌輪廓上實現平穩、低噪音的高效運行。導軌材料涵蓋了透明陽極氧化和硬質陽極氧化鋁，以及多種系列的優質不銹鋼。
此外，igus 還提供性能優秀的皮帶驅動和絲杠驅動產品。這些執行器可與 drylin 直線滑動軸承電機和電機控制器進行無縫匹配。
針對緊湊型人形機器人設計中對空間尺寸的嚴格限制需求，igus 特別推出了微型直線導向裝置和模組產品。該系列產品在保持高性能的同時，實現了體積的大幅縮小，能夠輕松適配極為狹小的安裝空間。
▲ 微型直線模組。
(三)耐用的電纜系統
在機器人應用中，電纜作為能量傳輸與數據信號傳遞的關鍵載體，其質量直接關系到機器人系統的運行穩定性與可靠性，對于機器人內部極其狹窄的空間，極易出現電纜纏結、過早磨損甚至破損等問題，進而引發計劃外停機事件，因此根據人形機器人技術需求選擇合適的高質量電纜極為重要。
▲ 高柔性電纜。
倘若在人形機器人的部件適配過程中，遭遇尺寸不匹配的狀況，該如何應對？無需憂慮，半成品材料加工能夠妥善化解這一難題，CNC加工服務可快速完成特殊形狀的精密加工。
▲ 用于人形機器人的高性能工程塑料。
3D 打印技術更是佳的快速制樣方式，不管是像軀干外殼這樣的大型結構件，還是小到齒輪類的耐磨功能件，你只需將模型上傳到3D打印服務器，就能迅速開啟樣品制作流程。早在 2014 年，易格斯與波恩大學聯合開發的 NimbRo-OP2 (X) 開放平臺人形機器人的軀殼就采用了3D 打印技術。
四、 免維護機器人技術的未來
(一)自我診斷組件的新興技術
工業物聯網(IIoT)實現了工業應用領域沒有過的高度連接。如今，組件可配備各類傳感器，實時監測運行狀況(狀態監測)，精確計算使用壽命，提前預測維護需求(預測性維護)。
igus 提供支持 IIoT 的軸承和電纜拖鏈，提升產品可靠性，讓客戶清晰了解組件剩余使用壽命及當前狀態，更安心使用產品。
(二)igus 對創新的承諾
持續創新是 igus 的核心發展理念。每年，igus 都會推出上百種新產品與創新成果，為眾多應用領域帶來變革可能，尤其是機器人技術方面。
為進一步推動機器人技術的創新發展與廣泛應用，igus 精心打造了 RBTX 市場這一創新型在線機器人自動化平臺。該平臺匯聚了全球范圍內機器人研究人員、制造商、集成商以及其他行業領域的頂尖專家，通過構建一個開放、共享的交流合作生態系統，促進了機器人技術領域的知識傳播、技術交流與產業協作。RBTX 市場的核心目標在于打破傳統技術壁壘，降低自動化技術的應用門檻，向全球用戶展示低成本、低維護的機器人解決方案的優秀性能與廣闊應用前景，為推動機器人技術在各行業的普及與深度應用注入新的活力。
結論
人形機器人的未來取決于最大限度地減少維護要求，以提高可靠性并降低成本。免維護的塑料部件和新興的自我診斷技術正在為更具適應性的人形機器人鋪平道路。通過采用這些創新，各行各業可以最大限度地延長正常運行時間、提高生產力并更快地獲得投資回報。
隨著技術的不斷發展，免維護解決方案將在釋放人形機器人的全部潛力方面發揮重要作用，使其成為廣泛應用的更可行的選擇。
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