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本文档面向首次接触双足机器人硬件组装的新手,系统梳理 ATOM01 项目中所有外购标准件——包括紧固件(螺钉、销、柱)与轴承(滚动轴承、关节轴承)——的规格参数、国标号、安装位置及工艺规范。掌握这些内容,你将能够在拿到 BOM 后快速完成采购决策,并在装配现场准确识别每一颗螺丝的用途,避免“错装、漏装、滑丝”三类最常见的装配事故。

Sources: README_cn.md, [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L6-L95)

标准件在整机中的角色与分类

在 ATOM01 的机械体系中,标准件不是“配角”,而是连接所有定制结构件、电机与传感器的力传递媒介。整机在行走、跌倒恢复与搬运过程中会产生强烈的振动和交变载荷,如果紧固件强度不足或轴承选型错误,将直接导致结构松动、关节旷量增大,甚至电机齿轮损坏。标准件可按照功能划分为三大类:紧固件负责夹紧与定位,轴承负责低摩擦旋转,定位件(圆柱销)负责装配标定。

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    A[ATOM01 标准件体系] --> B[紧固件]
    A --> C[轴承]
    A --> D[定位件]
    B --> B1[内六角圆柱头螺钉<br/>M2.5~M6]
    B --> B2[平头螺丝<br/>M4 / M5]
    B --> B3[吊环螺钉 / 铜柱]
    C --> C1[深沟球轴承<br/>腰部旋转]
    C --> C2[向心关节轴承<br/>连杆铰接]
    C --> C3[推力滚针轴承<br/>电机轴向承力]
    C --> C4[万向节十字轴承<br/>脚踝复合运动]
    D --> D1[圆柱销 4×18<br/>手臂标定]
    D --> D2[圆柱销 4×22<br/>腿部标定]

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L54-L95), BOM_Mechanical.xlsx

紧固件全规格解析(以 V2.0 为主)

ATOM01 的紧固件遵循高强度、小规格、高密度的选型原则。整机大量采用 12.9 级合金钢内六角圆柱头螺钉(俗称“杯头螺丝”),表面发黑处理,螺纹规格覆盖 M2.5 至 M6。V2.0 整机紧固件消耗总量超过 900 颗,其中仅 M4×8 一种规格就需要 200 颗,是名副其实的“消耗之王”。对于初学者,建议按螺纹直径分组采购与收纳,而非按长度混装。

内六角圆柱头螺钉(杯头螺丝)

下表列出 V2.0 全部 12 种杯头螺丝规格,并给出 V1.0 的对应数量供版本迁移者参考。所有规格均执行 GB/T 70.1(或等效 ISO 4762),材质为 12.9 级合金钢。

规格 标准号 V2.0 数量 V1.0 数量 典型安装位置
M2.5×8 GB/T 70.1-2000 20 8 小型结构件、电气模块固定
M3×6 GB/T 70.1-2000 20 12 电机端盖薄板
M3×8 GB/T 70.1-2000 80 58 电机固定、外壳连接
M3×10 GB/T 70.1-2000 80 76 手臂分段装配
M3×12 GB/T 70.1-2000 50 24 定位孔、电机厚壳
M3×16 GB/T 70.1-2000 80 75 手臂大臂结构叠层
M4×8 GB/T 70.1-2000 200 109 结构件主体连接(小腿、胸腔、髋部)
M4×10 GB/T 70.1-2000 100 72 结构件补强
M4×12 GB/T 70.1-2000 100 94 定位/厚板连接
M4×14 GB/T 70.1-2000 20 2 限位销固定(大腿与小腿)
M5×10 GB/T 70.1-2000 80 84 腿部关节、脚底连杆
M5×12 GB/T 70.1-2000 100 28 脚底板、脚踝厚板
M5×14 GB/T 70.1-2000 100 腿部结构加长连接(V1.0 未单独列出)
M6×12 GB/T 70.1-2000 2 2 躯干大载荷部位
M6×16 GB/T 70.1-2001 2 躯干/电池底盖(V2.0 新增)

从数量分布可以清晰看出,M4 与 M3 系列是装配核心,合计占总紧固件数量的 80% 以上。初学者在备货时,建议 M4×8、M4×12、M3×8、M3×16 各多备 15% 至 20%,以应对滑丝、掉落和二次拆装损耗。

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L74-L87), BOM_Mechanical.xlsx

特殊紧固件与辅助连接件

除杯头螺丝外,V2.0 还配置了四类特殊紧固件,分别对应外壳平整面、标定定位、电气安装与吊装需求。

名称 规格/标准号 V2.0 数量 V1.0 数量 功能说明
平头螺丝 M4×8 / M4×12 / M5×16 各 20 M4×12 为 16、M5×16 为 14 头部沉入沉孔,保持表面平整
圆柱销 4×18 / 4×22,GB/T 119.2-2000 各 30 —(V1.0 未在机械 BOM 列出) 标定定位销,临时约束关节零点
铜柱 M3×15+3 10 PCB 与主控板间隔固定
吊环螺钉 M4,GB/T 825-1988 4 M3 为 4 肩部吊装,用于悬挂整机安装腿部

值得特别注意的是圆柱销。V2.0 引入了分布式销钉标定体系,手臂标定使用 4×18 圆柱销,腿部标定使用 4×22 圆柱销,各需 30 颗(含冗余)。这两类销钉并非永久连接件,而是在 3D 打印标定流程中反复插拔的工装件,因此 45 钢材质兼顾了硬度与耐磨性。

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L88-L95), BOM_Mechanical.xlsx

轴承全规格解析

ATOM01 的轴承选型体现了按载荷类型匹配轴承类型的基本机械设计原则:径向载荷用深沟球轴承,摆动载荷用向心关节轴承,纯轴向载荷用推力滚针轴承,空间复合偏转用万向节十字轴承。整机共使用 4 类轴承 20 颗(V2.0),全部可直接按国标号或行业标准号采购。

轴承名称 标准号 数量 安装位置 承受载荷类型
深沟球轴承 130×165×18 GB/T 276-2013 1 腰部支撑(torso_joint) 径向 + 一定轴向
向心关节轴承 G 系列 8 GB/T 9161-2001 8 长/短连杆两端(每端 2 颗) 径向重载 + 摆动
推力滚针和保持架组件 AXK6085 GB/T 4605-2003 9 髋部与腿部电机凹面 纯轴向推力
万向节十字轴承 16×40 JIS G 4805(V2.0)<br/>JB/T 8925-2008(V1.0) 2 脚踝横滚连接件 空间复合偏转

深沟球轴承负责 torso_joint 的腰部旋转,尺寸较大(内径 130 mm),用橡胶锤敲入腰部支撑的轴承座中。向心关节轴承是腿部连杆系统的核心,每根长/短连杆两端各压入 2 颗,共 8 颗,允许关节在承受径向冲击的同时做较大角度的摆动。推力滚针轴承安装在髋部与腿部电机的凸起面凹坑中,承受步行时地面反力产生的轴向推力;V2.0 安装手册特别强调,该轴承“不用装外部两片垫片,仅装中间那层轴承”,否则会导致电机转子卡死。万向节十字轴承则位于脚踝横滚连接件中,实现 ankle_pitch 与 ankle_roll 两个自由度的复合偏转。

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L54-L57), BOM_Mechanical.xlsx

关键安装规范与工艺要点

标准件的正确安装与选型同等重要。以下五条规范均来源于官方装配手册的工程实践总结,初学者务必逐条执行,切勿凭直觉省略。

1. 对角线拧紧与定位螺丝法

所有多螺丝连接面(如电机法兰、结构件叠层)必须采用对角线法拧紧:先拧入一颗螺丝,再拧入其对角线位置的螺丝,依次轮换,确保贴合面均匀受压。此外,V2.0 大量采用定位螺丝法——先用较长的 M4×12(或 M3×12)螺丝穿过所有孔位进行定位与初步夹紧,待其余短螺丝(M4×8 或 M3×8)按对角线法拧紧后,再将定位长螺丝拧出并替换为短螺丝。这一方法能有效避免孔位错位导致的滑丝。

Sources: 安装手册_0428.pdf, Assembly_Guide_v1.14.pdf

2. 螺纹锁固剂(螺丝胶)

V1.0 装配手册明确要求:所有螺丝在拧入前,请先蘸取适量螺纹锁固剂。虽然 V2.0 手册 PDF 文本未直接提取到该词条,但在 12.9 级合金钢螺钉与铝合金结构件的组合中,热膨胀系数差异与机器人振动环境决定了螺纹锁固剂是防止松脱的必要工艺。推荐使用中等强度(蓝色)厌氧胶,避免使用高强度(红色)胶导致后续拆卸困难。

Sources: Assembly_Guide_v1.14.pdf

3. 轴承压装工艺

四类轴承的安装方式各不相同,操作不当将直接导致轴承报废或关节卡死:

轴承类型 推荐工具 关键工艺 禁忌
向心关节轴承 手压机 + 底板 先在连杆孔内壁涂抹焊接胶,再匀速压入 禁止直接用铁锤敲击外圈
万向节十字轴承 手压机 先取下对角线两端轴承帽,压入脚踝连接件后再回装十字轴 禁止强行敲击导致滚针变形
深沟球轴承 橡胶锤 对准腰部支撑轴承座,均匀敲击外圈至底 禁止敲击内圈或保持架
推力滚针轴承 手工放置 仅装中间保持架组件,不装两侧垫片 装垫片会导致电机转子轴向干涉卡死

Sources: 安装手册_0428.pdf, Assembly_Guide_v1.14.pdf

4. 圆柱销标定使用规范

圆柱销是 V2.0 标定体系的核心工装件,其使用遵循**“插销约束→记录零点→拔销释放”的闭环流程。安装手册指出,手臂标定步骤使用 4×18 圆柱销,腿部标定步骤使用 4×22 圆柱销。若手动无法插入,可借助橡胶锤轻敲,但无需强行插至理论极限深度**——只要插入后关节转动自由度已被有效约束,即视为标定定位完成。强行敲击可能导致销钉变形或结构件微裂。

Sources: 安装手册_0428.pdf

5. 扭矩与工具建议

虽然官方手册未给出每颗螺丝的精确扭矩值,但基于 12.9 级合金钢螺钉与 6061/7075 铝合金螺纹孔的匹配经验,建议遵循以下经验法则:M3 规格使用 1.5–2.0 N·m,M4 规格使用 3.5–4.5 N·m,M5 规格使用 7.0–9.0 N·m,M6 规格使用 12–15 N·m。电动螺丝刀拧紧后,应使用手动内六角扳手进行最终复紧,尤其关注脚踝、脚底等承受地面冲击的部位。

Sources: 安装手册_0428.pdf

V1.0 与 V2.0 差异速查

如果你是从 V1.0 迁移到 V2.0,或在维护老版本时需要用新版本的标准件替代,下表可以帮助你快速识别两代之间的关键差异。

对比项 V2.0 (推荐版) V1.0 (历史版) 迁移建议
杯头螺丝总量 ~912 颗(15 种规格) ~574 颗(13 种规格) V2.0 结构件拆分更细,螺丝用量显著增加
最大消耗规格 M4×8(200 颗) M4×8(109 颗) 两版通用,可多备 M4×8
新增规格 M5×14、M6×16、M4×14(批量) V1.0 向 V2.0 升级需补购
平头螺丝 M4×8 / M4×12 / M5×16 各 20 M4×12 为 16、M5×16 为 14 基本兼容,数量微调
圆柱销 4×18 / 4×22 各 30 机械 BOM 未单独列出 V2.0 新增标定体系,必须采购
铜柱 M3×15+3,10 颗 V2.0 主板安装方式变更
吊环螺钉 M4(GB/T 825-1988) M3(GB/T 825-1988) 不可混用,螺纹孔径不同
万向节十字轴承标准 JIS G 4805 JB/T 8925-2008 尺寸同为 16×40,可互换代用
推力滚针轴承安装 明确提示“仅装中间轴承” 称为“平面滚针轴承” 工艺要求一致,术语更新

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L74-L95), BOM_Mechanical.xlsx

采购与库存管理建议

对于首次组装的开发者,标准件采购往往是“看起来简单、执行时混乱”的环节。以下三条实操建议来源于社区组装经验的总结,可显著降低返工率。

第一,按规格分装而非按类别混装。 建议购买小型透明密封袋(6 cm×8 cm),每袋装入一种规格的螺丝,袋面贴上标签(规格+数量+国标号)。12.9 级发黑螺钉的外观高度相似,M3×8 与 M3×10 一旦混装,在装配现场极难肉眼区分。

第二,关键规格按 120% 备货。 M4×8、M3×8、M4×12、M5×12 四类螺丝合计占整机用量的 60% 以上,且是最容易滑丝或掉落的规格。建议按 BOM 数量的 120% 采购;其余规格可按 110% 备货。圆柱销因反复插拔易变形,建议多备 10 颗。

第三,轴承属于精密件,轻拿轻放。 向心关节轴承与推力滚针轴承的滚针和保持架在跌落或磕碰后极易产生微观变形,导致运转噪音或早期失效。收到轴承后应原包装存放于干燥环境,组装前再拆封,避免手汗直接接触滚道。

Sources: [萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx](V2.0/roboto_origin_mechanic/00_Docs/萝博头原型机(RoboParty Roboto Origin)散件清单 V1.1.3.xlsx#L54-L95)

下一步阅读指引

完成标准件的选型与采购后,你的知识链条应沿着**“理解装配顺序 → 执行标定 → 验证限位”**推进。建议按以下路径深入阅读: