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上海这家企业为机器人半马冠军打造了“散热心脏” 已有1人参与
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上海这家企业为机器人半马冠军打造了“散热心脏” 4月19日，2026年北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松正式鸣枪开跑，手机厂商荣耀的机器人包揽了赛事前六名。 4月19日，齐天大圣队自主人形机器人选手闪电在比赛中冲线。 新华社记者 张晨霖 摄 在全长约21公里的赛道上，身着红色机甲的荣耀人形机器人“闪电”以50分26秒的净用时率先冲线完赛，一举打破人类半马纪录。目前人类男子半程马拉松的世界纪录为57分20秒，由乌干达名将基普利莫在今年3月里斯本半程马拉松赛中创造。 而一年前在亦庄举行的首届人形机器人半程马拉松上，天工队的人形机器人“选手”以2小时40分42秒的成绩夺冠。这意味着，人形机器人的半马纪录在一年内被压缩了近两个小时。 这一巨大飞跃的背后，散热系统的升级是决定比赛成败的关键因素之一。荣耀研发工程师姚彬在介绍此次“闪电”获胜原因时表示，一是强大的自研电机，二是荣耀原有的散热技术迁移到机器人上，三是机器人专家深度参与设计。据极目新闻报道，姚彬表示，荣耀有着成熟的散热技术，可以完美地适配到机器人中。同时，还有非常厉害的散热专家，深度参与机器人的散热系统设计中，“所以才能实现机器人跑了21公里后，摸电机甚至还是冷的。” 散热影响运动稳定 在机器人的大脑、小脑、本体三大系统控制架构中，运动控制主要集中在小脑。如果小脑的运控算法不够完善，机器人的行走姿态就会出现不协调，导致步态不稳。此外，散热同样是影响运动稳定性的关键因素。当机器人长时间工作后，关节若因过热触发保护机制，其最大输出扭矩可能下降40%甚至更多。 散热技术在机器人供应链中并不显眼，却处于底层支撑地位。荣耀机器人所使用的核心散热部件，来自一家上海企业。华科冷芯（上海）动力科技有限公司研发的高速悬浮泵技术，来源于华中科技大学知识成果转化，帮助解决机器人的散热困境。 华科冷芯CEO陈奇表示，人形机器人要实现持续高速奔跑，面临的核心难题之一是下肢关节电机的散热。高负载奔跑要求高扭矩输出，并产生大量热量，这相当于一个小型“火炉”。一旦电机温度超过安全阈值，可能导致控制器烧毁、永磁体退磁、绕组绝缘损坏等永久性故障。为了保护电机，机器人系统往往会自动降低输出功率，导致机器人“体力不支”、速度下降甚至停止运行。在本次马拉松比赛中就可以窥见，在1-3公里赛程中，各参赛机器人步态和运动状态普遍表现良好，配速较高，随着赛程进入中后段，尤其在15公里以后，热量累积所引发的问题逐渐显现，一些机器人开始“跑不动”了。 为了帮助机器人散热，目前的散热方式可分为三类。第一类是自然散热，即不借助外部装置，仅依靠空气自然对流带走热量，散热效率低。第二类是风冷散热，通常依靠风扇加速空气流动，从而增强散热效果。第三类是液冷散热，利用液体流动带走热量。由于液体密度约为空气的1000倍，传热系数也比空气高出二三十倍，因此液冷散热的散热效果相比风冷可提升10-50倍，能将核心温度从100摄氏度降至60摄氏度以下，保障机器人高负载稳定运行。目前一台荣耀机器人配置两个高速悬浮泵，这种液冷技术帮助解决机器人的散热困境。 中科创星创始合伙人米磊表示，人形机器人能跑马拉松，和人类擅长长跑的底层技术原理是相通的，关键之一都在于做好散热。“人类直立行走以后，不像四足动物那样容易呼吸不畅、积热中暑，关键就在于我们褪去了厚重体毛，热量更容易散发出去，再加上全身布满汗腺，通过汗液蒸发带走身体热量，长时间跑步体温也不会异常升高，身体机能稳定，耐力更强、不容易累。机器人同样借鉴这个逻辑，采用液冷散热技术，及时带走电机和运动产生的热量，长时间直立奔跑不会因为高温故障停机，运动能力大幅提升。” 人形机器人的散热认知 “闪电”身高169厘米，0.95米大长腿参考运动员设计，从准备到夺冠仅一年多时间。 实际上，由于机器人系统的复杂度以及散热方案的技术难度，液冷技术并非当前主流散热方案，仅有少数团队采用了液冷方式。去年9月，华科冷芯与荣耀团队合作适配人形机器人的液冷需求，从早期基于已有标准型号开展单体模块测试到赛前整机集成与测试，华科冷芯经历了五至六个版本改进，也悟出了人形机器人的散热认知。 典型的机器人液冷散热模组由液冷环、微泵、水冷散热器及相关管路组成，关节电机产生的热量经由液冷环传递至循环液体，再传递至水冷散热器最终散出。其中，微泵起到提供动力的作用。 陈奇表示，作为液冷散热系统核心的微型水泵，需要满足人形机器人的三大严苛要求。一方面是高性能，微型水泵要能提供足够流量和扬程，克服复杂管路流动阻力要求，以实现小尺寸下的大功率输出，应对关节模组功率超2kW的挑战。另一方面，机器人小体积轻量化则要求水泵具备更小的尺寸和更轻的重量，在参数上，场景尺寸约束要求可达50mm以内，空间极度有限。但唯有如此才能便于整机堆叠集成，实现美观外形。 此外，数据中心等传统液冷场景通常处于固定环境中，液冷泵运行不会发生移动或倾倒。但机器人长时间运动带来的频繁震动，易导致机械故障，若意外跌倒更会带来超200G的冲击，这对于水泵在运行状态下的抗冲击能力要求更高。 陈奇介绍，目前华科冷芯基于液磁耦合悬浮技术，研发出HD01系列高速悬浮泵，实现转子全自由度无接触悬浮，消除机械摩擦。高速悬浮泵具备大于2万转的极高转速，高于常规方案3-6倍。流量可达6L/分钟，满足下肢关节电机模组散热需求。尺寸30mm量级、重量不到100克，减少对机器人的负重影响。高速悬浮泵具备冲击耗散结构，在运行状态下可耐受500G冲击测试，从容应对高强度震动和意外摔倒情况，保障散热系统持续稳定运行。 该技术也在数据中心、商业航天等领域落地。面向下一代算力芯片性能提升带来的散热需求增加，华科冷芯研发数据中心悬浮水泵，并与多家液冷系统集成商开展联合测试，为下一代算力平台液冷基础设施建设提供关键核心部件支持。在商业航天领域，高速悬浮微泵已随卫星热控系统在轨稳定运行超12个月。 目前，华科冷芯已完成首期悬浮微泵量产线搭建，形成多条标准化装配与测试产线，具备月产数千至万级交付能力。“从这次机器人奔跑能力首次超越人类这一历史性突破来看，机器人的长时间工作能力已得到了验证。目前，机器人液冷散热技术处于技术验证阶段，我们预计这一市场未来会有很大增长空间。”陈奇表示。 |
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