随着科技的飞速发展，人形机器人正逐步从科幻电影走进现实生活。作为人形机器人关节的核心部件，轴承轴承主要应用在减速器、电机、丝杠等部件，在机器人的运动精度、稳定性以及使用寿命方面发挥着至关重要的作用。

用途与分类

轴承的核心作用是降低摩擦、辅助旋转并承载负荷，在机械设备运行中扮演着两个关键角色：一是它通过减少转轴与其支撑部件间的摩擦，有效降低能耗，确保旋转运动更为流畅；二是它在转轴与支撑部件间起到中介作用，既保护支撑部件免受损害，又确保转轴能够稳定地维持在预定位置。

此外，轴承日常会承受来自不同方向的力，这样的力叫做“负荷”，主要分为径向与轴向两种，其中与轴垂直的力叫做径向负荷/径向力，与轴同方向的力叫做轴向负荷/轴向力。

按照轴承运转时轴与轴承座间不同的摩擦性质，可划分为滑动轴承和滚动轴承两大类：滑动轴承的运动方式是滑动，起关键作用的是其制作材料，运行时平稳、无噪音，但起动时阻力相对较大，一般应用于低速重载工况场景；滚动轴承的运动方式则是滚动，由于滚动体的存在，其更能减轻摩擦，减少旋转能量的消耗，因此应用更为广泛。

与滑动轴承相比，滚动轴承因摩擦更小，旋转更顺畅，能量消耗较低，在人形机器人中得到了广泛应用。常见的滚动轴承类型有深沟球轴承、四点接触球轴承、角接触球轴承、交叉滚子轴承等。

滚动轴承与滑动轴承结构对比

典型的滚动轴承结构主要包括内外两个套圈、滚动体以及保持架，部分轴承还会配备密封装置。其中，套圈作为轴承中成本最高昂的部分，约占整体成本的35%。内套圈与轴紧密配合，共同实现旋转功能；而外套圈则与轴承座相配合，起到关键的支撑作用。滚动体被巧妙地安置在内、外套圈之间，并通过保持架保持适当的间距，确保其在运作时能够平滑地滚动。

滚动轴承的分类方式多种多样，每种分类方式都有其特定的应用场景和选择依据。在选择滚动轴承时，需要根据具体的工作条件、载荷特性、转速要求以及安装空间等因素进行综合考虑。以下是几种主要的分类方法：

向心轴承：主要承受径向载荷，其公称接触角（即轴承在正常状态下，滚动体和内圈及外圈沟道接触点的法线与轴心线的垂直平面之间的夹角）的范围是0°至45°。当公称接触角为0°时，称为径向接触轴承；公称接触角大于0°且小于45°时，称为角接触向心轴承。

推力轴承：主要承受轴向载荷，其公称接触角的范围是45°至90°。公称接触角为90°时，称为轴向接触轴承；公称接触角大于45°且小于90°时，称为推力角接触球轴承。

此外，还有组合轴承，它既可以承受径向载荷也可以承受轴向载荷，一般是由向心轴承和推力轴承组合而成的。

球轴承：滚动体为球，如深沟球轴承、角接触球轴承、推力球轴承等。深沟球轴承主要用于承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷。角接触球轴承极限转速较高，可同时承受径向和轴向的复合载荷，也可以承受纯轴向载荷，其轴向载荷能力随着接触角的增大而增加。推力球轴承专为承受轴向载荷而设计，不适用于承受径向载荷。

滚子轴承：滚动体为滚子，如圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承等。圆柱滚子轴承的滚子通常由一个轴承套圈的两个挡边引导，属于可分离轴承，安装、拆卸比较方便。此类轴承一般只用于承受径向载荷，只有内外圈均带挡边的单列轴承可承受较小的定常轴向载荷或较大的间歇轴向载荷。滚针轴承的滚动体是滚针，其长度与直径之比大于3，且直径小于5mm。圆锥滚子轴承装有圆台形滚子（大端为球面），滚子由滚道圈（轴圈、座圈）挡边准确引导，适用于承受纯轴向负荷或轴向负荷成份较大的合成负荷。调心滚子轴承的滚子是球面滚子，具有调心性能，可自动调整因轴或外壳的挠曲或不同心引起的轴心不正，因此可承受径向负荷与双向轴向负荷。

单列轴承：指具有一列滚动体的轴承，如单列深沟球轴承、单列角接触球轴承等。

双列轴承：指的是具有两列滚动体的轴承，如双列圆柱滚子轴承、双列圆锥滚子轴承等。

多列轴承：指具有多于两列滚动体并承受同一方向载荷的轴承，如三列轴承、四列轴承等。

应用场景：减速器+丝杠+电机

人形机器人的关节能够实现旋转与线性运动，这背后离不开轴承的关键作用。轴承在人形机器人中主要分布在减速装置以及关节的连接部位，为机器人的灵活运动提供支撑。

1）在关节连接上，人形机器人必须依赖轴承来实现功能。线性关节常采用深沟球轴承与四点接触轴承，而旋转关节则多选用角接触轴承。

2）至于减速器所需的轴承，则因减速器类型的不同而有所差异，具体如下：

谐波减速器：配置了一个交叉滚子轴承和一个柔性轴承来协同工作；

行星减速器：在输入与输出端使用了球轴承，并需配备滚针轴承以支持行星轮的正常运转；

RV减速器：则组合使用了3组（每组2个）滚针轴承与圆锥轴承，以及2个角接触轴承来满足其复杂的传动需求。