自製人形機器人致動器：設計、測試與挑戰全紀錄
創客 Brandon Lai 為打造人形機器人，自行設計並製作了一款致動器。目標規格為 40 至 60 rpm 轉速、持續輸出 20 Nm 扭矩達一小時。設計參考 MIT 研究論文，採用擺線齒輪箱取代行星齒輪箱，搭配手繞定子與 CNC 及 3D 列印零件。測試中因電源供應器電流不足，僅達到 7 Nm，齒輪間隙過大與製作成本高達 400 美元也是待解問題，後續版本將持續改進。
文章重點
- Brandon Lai 自製的人形機器人致動器目標規格為 40–60 rpm 轉速、持續輸出 20 Nm 扭矩達一小時。
- 設計參考 MIT 研究論文，以擺線齒輪箱取代行星齒輪箱，搭配手繞定子與 CNC 及 3D 列印外殼。
- 實際測試因桌上型電源電流有限，最高僅達 7 Nm 扭矩，不及目標值的 35%。
- 擺線齒輪箱因加工公差不足導致齒隙過大，整體製作成本高達 400 美元且超出預算。
- 相關 CAD 設計檔案已公開，Brandon 計劃在後續版本中改善扭矩、齒隙與成本問題。
自製人形機器人致動器：設計、測試與挑戰全紀錄
創客 Brandon Lai 正積極投入人形機器人的開發計畫，而要讓機器人靈活動作，高性能的致動器（Actuator）不可或缺。他決定自行設計，並在第二版原型上取得了相當不錯的成果，同時也發現了幾個值得改進的問題。
設計目標與靈感來源
Brandon 設定的目標規格為：致動器能在 40 至 60 rpm 的轉速下持續運作，並穩定輸出 20 Nm 的扭矩，且能連續工作長達一小時。
設計靈感源自一篇 MIT 研究論文，Brandon 針對自身使用需求進行了幾項關鍵調整。MIT 原始設計內建行星齒輪箱，而 Brandon 改採擺線齒輪箱（Cycloidal Gearbox），期望在減少齒隙（Backlash）的同時提供更強的扭矩承載能力。
整體結構以**手工繞製的定子（Stator）**為核心，採用現成規格的矽鋼片鐵芯，馬達外殼則結合了客製化 CNC 加工零件與 3D 列印元件。
測試結果與現存問題
實際測試揭露了幾項限制：
- 扭矩不足：使用輸出電流有限的桌上型電源供應器時，馬達僅能達到 7 Nm 的扭矩，遠低於目標值的 20 Nm。Brandon 認為若換用更高規格的電源，應能顯著改善此問題。
- 齒隙過大：擺線齒輪箱由於加工公差不夠精準，導致齒隙過大，影響傳動精度。
- 成本超支：整體製作費用約 400 美元（約新台幣 1.3 萬元），遠超預期預算。
後續展望
儘管面臨上述挑戰，Brandon 表示將在未來版本中針對這些問題逐一改進。目前，相關 CAD 設計檔案已公開上線，有興趣深入研究的創客可自行下載參考。
對於致動器開發有興趣的讀者，這個案例展示了在有限資源下挑戰高性能自製機電系統的可能性與現實困境，相當具有參考價值。
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本文由 LAETimes 編輯部審核發佈 ·
