本文整理了我做商用服务机器人近十年，碰到的最容易踩的三个机械设计坑，都是真金白银砸出来的经验，给准备入行或者正在改方案的同行做个参考，都是干货，没什么虚的。
末端执行器的选型：别只看负载，忘了寿命余量
做餐饮传菜机器人的时候，第一次碰末端夹爪设计。我们当时为了赶招标节点，直接套了现成的平行电爪方案。算额定负载2kg，实际最大取餐盘也就1.2kg，怎么算都够。
交样三个月，客户打电话过来骂街了。八个机器人，六个夹爪开合卡顿，定位偏差超了5mm，夹不住餐盘。
拆开来一看，导轨齿面磨得不成样子。原来商用场景下，一台机器人一天要开合夹爪至少3000次，一个月就是快10万次，三个月就是小30万次，我们选的那款工业夹爪，标称寿命只有10^5次，刚好踩在红线边上。
按照GB/T 38124-2019 服务机器人安全通用技术规范，商用服务机器人的核心运动部件，必须满足至少10^6次循环寿命要求。很多人选型只看静态负载，把这条要求忘得一干二净。
说白了，就是贪便宜。那款标称2kg负载的便宜夹爪，比符合寿命要求的型号便宜了快一半。最后呢？拆旧装新，差旅加零件费，花的钱比当初省的多三倍都不止。我还熬了三个通宵赶工，想起来都头疼！
其实解决办法很简单。选型的时候直接给寿命留25%以上的余量，选带防尘密封结构的导轨，夹爪接触面加一层硅胶防滑垫，既防磨又防餐盘打滑，几百块的额外成本，换一年多不用售后，太值了。
移动底盘的越障设计：低落差带来的大麻烦
说实话，移动底盘设计是服务机器人最容易出问题的地方。很多人照着招标要求做，要求能越10mm障碍，那就做10mm的能力，半毫米都不多留。
我之前一个同行朋友，做酒店送物机器人，样机在实验室跑了一个月一点问题没有，放到酒店现场，一周之内天天报警。一半的报警都是卡在电梯口，或者地毯压边那。
你猜怎么着？电梯门口的不锈钢收口条，比地面高了12mm，酒店走廊的满铺地毯压边，最高能到16mm，都超了设计要求的10mm。实验室的测试地面都是平的，哪里会有这种情况？
不少刚做服务机器人的设计师，就盯着参数表算，不到实际场景跑，怎么可能不出问题。
讲点实用的，服务机器人底盘做越障，主动轮径至少选120mm以上的聚氨酯轮，接地压强控制在0.05MPa以上，主动轮一定要加独立悬挂，哪怕是最简单的弹簧悬挂，也能把落差的冲击力分散开，不会让整个机身卡着不动。如果做室内场景，轮面一定要选粗纹聚氨酯，别选光面的，大理石打湿之后光面轮打滑系数直接掉一半，上坡都上不去。
整机重心的动态平衡：别忽略小部件的偏移影响
很多人算重心，只算大部件，什么屏幕、底盘、电池，什么线束、扬声器、走线槽这些小部件，直接忽略不计。静态放着没问题，一动就出乱子。
去年做政务大厅的导览机器人，27寸触控屏装在机身前侧，我们把40Ah的锂电池整块放在底部后侧，静态算重心，刚好在机身几何中心，完美。样机一开跑，加速启停的时候，整个机身晃得厉害，屏幕都出重影，用户体验差到没法交差。
查了半天，原来我们把10多米的线束都扎在机身后侧，加上两块扬声器也装在后舱，后侧实际重量比我们算的重了快1.2kg，重心直接偏了18mm往后，加速前倾的时候，惯性把偏的量放大了一倍，可不就晃嘛。
最后怎么改的？把整块电池拆成两块，分别放在底部左右两侧，往前移了12mm，加了两块1kg的配重块在前侧底部，开模都没重新开，只是改了一下电池仓的定位板，一下子就稳了，启停晃动量从原来的1.5度降到了0.2度以内，完全符合要求。
这里给大家提个醒，服务机器人是动态工作的，每天启停几百次，一定要给重心调整留余量，设计的时候就提前留好配重块的安装位，别等样机出来了再焊螺丝钻洞，费半天劲还不好看。动态重心偏差要按照最大加速度的2倍来算，别只算静态的，真的差很多。
做服务机器人快十年了，最大的感受就是，这东西和工业机器人完全不是一个路数。工业机器人在固定厂房干固定活，所有参数都能卡死。服务机器人天天在人堆里跑，在各种各样的非结构化环境里转，什么乱七八糟的情况都能碰到。图纸上算对了没用，参数卡准了也没用，多去现场跑，多给意外留余量，少犯经验主义的错，少贪那点小便宜，就能少踩很多坑。
