BXI 85/70/50 系列关节电机选型指南
BXI 半醒科技的关节电机采用中空轴行星减速结构,全系配备双绝对值编码器(磁式输入 + 电感式输出)与交叉滚子轴承,兼容 MIT 协议的 CAN/CANFD 通信。这套执行器已在多款人形机器人整机上完成极端工况验证,模块化设计同时适配机械臂与腿部等高自由度具身系统。本文给出四款主力型号的完整参数、参数解读与一套可落地的选型方法,帮助研发与采购团队按扭矩和尺寸需求快速决策。
完整参数表
| 参数 | BXI8515-19 | BXI7010-19 | BXI5018-19 | BXI5014-19 |
|---|---|---|---|---|
| 额定扭矩 | 40 N·m | 15 N·m | 11 N·m | 7 N·m |
| 峰值扭矩 | 150 N·m | 50 N·m | 35 N·m | 25 N·m |
| 额定电压 | 24–48 V | 24–48 V | 24–48 V | 24–48 V |
| 空载转速 | 200 rpm | 200 rpm | 200 rpm | 200 rpm |
| 额定输出转速 | 100 rpm | 100 rpm | 100 rpm | 100 rpm |
| 峰值相电流 | 90 A | 60 A | 30 A | 30 A |
| 减速比 | 19.5 | 19.5 | 19.5 | 19.5 |
| 重量 | 1.4 kg | 0.8 kg | 0.55 kg | 0.5 kg |
| 安装外径 | 99 mm | 81 mm | 64 mm | 64 mm |
| 高度 | 73 mm | 68 mm | 70.5 mm | 66.5 mm |
| 中空孔径 | 10 mm | 9 mm | 6 mm | 6 mm |
| 编码器 | 双绝对值(磁式输入 + 电感式输出) | 同左 | 同左 | 同左 |
| 轴承 | 交叉滚子轴承 | 同左 | 同左 | 同左 |
| 通信接口 | CAN / CANFD | CAN / CANFD | CAN / CANFD | CAN / CANFD |
以上为理论值,实际值可能因工况有所偏差。型号前两位对应机座尺寸系列(85/70/50),后缀 -19 对应约 19.5 的减速比。
关键参数怎么看
选型前先弄清几个参数的含义,能避免"扭矩够不够"的反复试错:
- 额定扭矩 vs 峰值扭矩：额定扭矩是可长期连续输出的扭矩,用于评估关节的持续保持与稳态负载;峰值扭矩是短时可达的上限,用于覆盖起步、冲击与动态摆动。选型时应让连续工况落在额定扭矩内,把瞬态峰值留给峰值扭矩。
- 减速比 19.5：全系采用 19.5 的行星减速比,用转速换扭矩——输出转速约为电机转速的 1/19.5,因此额定输出转速统一为 100 rpm。减速比相同的好处是扭矩主要随机座尺寸递增,选型只需对齐"扭矩档位"。
- 额定电压 24–48 V：兼容常见机器人母线电压,可在 24 V 与 48 V 系统间复用。
- 峰值相电流：反映驱动器需要提供的电流能力,机座越大需求越高(BXI8515-19 达 90 A),据此匹配电源与驱动余量。
- 重量与末端惯量：越靠近末端(腕/手)的关节越应选轻型号,降低末端惯量有利于动态响应与能耗;5014/5018 低至 0.5 kg 正是为此设计。
选型三步法
- 定扭矩档位：估算关节在最不利姿态下的持续保持扭矩和峰值冲击扭矩,据此圈定型号——保持扭矩对齐额定扭矩,冲击扭矩对齐峰值扭矩。
- 校尺寸与重量：在满足扭矩的前提下,优先选更小外径、更轻的型号,尤其是手臂远端关节,以压低惯量与整机重量。
- 核走线与接口：确认中空孔径能容纳线缆与传感走线(6–10 mm 可选),并统一 CAN/CANFD 通信与母线电压。
怎么选?按关节部位匹配扭矩
- 髋/膝等大扭矩腿部关节：选 BXI8515-19(峰值 150 N·m),提供足够的支撑与动态扭矩。
- 肩/肘等手臂主关节：选 BXI7010-19(峰值 50 N·m),兼顾扭矩与重量。
- 腕/末端等轻量关节：选 BXI5018-19 / BXI5014-19(峰值 35 / 25 N·m),重量低至 0.5 kg,利于减小末端惯量。
核心技术:中空轴 + 双绝对值编码器 + 交叉滚子轴承
- 中空轴行星减速：大直径中空输出为线缆、液压与传感模块腾出走线空间,显著简化整机布线,并增大关节活动范围;行星减速兼顾扭矩密度与结构紧凑。
- 双绝对值编码器：输入端与输出端各一颗绝对值编码器,可直接在输出端测量真实角度,带来更高的闭环控制精度,并实现上电免归零——开机即知关节位置,无需回零标定。
- 交叉滚子轴承：单一轴承同时承受径向、轴向与倾覆载荷,提升关节刚度与回转精度,适合承力关节。
通信与控制:CAN/CANFD + MIT 协议
全系采用 CAN / CANFD 通信并兼容 MIT 协议,支持力矩 / 速度 / 位置的混合控制,便于在统一总线上实现高带宽、低时延的多关节协同。在高自由度整机上,可搭配 PCIE-CAN 控制模块(最多 24 路 CAN、1 KHz 控制)集中调度;Elf 3 人形机器人即以 PCIE-CANFD 架构实现 >1000 Hz 的整机控制频率。
整机验证
这套执行器并非纸面参数——85/70/50 系列已在多款人形机器人整机上完成极端工况测试,并作为 Elf 3 全身 31 个关节的动力来源,覆盖从腿部承力到手臂灵巧操作的全场景。
常见问题
这些电机的扭矩范围是多少? 全系额定扭矩 7–40 N·m,峰值扭矩 25–150 N·m,覆盖从末端到腿部的关节需求。
额定扭矩和峰值扭矩怎么用? 连续保持与稳态负载按额定扭矩选,起步、冲击与动态摆动按峰值扭矩选,留出余量更稳妥。
支持什么通信协议? CAN / CANFD,兼容 MIT 协议,支持力矩 / 速度 / 位置混合控制。
为什么用双绝对值编码器? 输入与输出端均直接测量真实角度,提升闭环精度,并支持上电免归零,简化标定流程。
手臂和腿部分别选哪款? 腿部承力关节选 BXI8515-19(150 N·m),手臂主关节选 BXI7010-19(50 N·m),腕/末端等轻量关节选 BXI5018-19 / BXI5014-19。