在研发过程中，我们发现当机器人在室内行走时，每一步踩踏地板上，都会发出清晰的“咚咚”声。安静的空间会像天然的“扩音器”，把这种脚步声放大得格外突兀。当机器人进入家庭，噪声问题会变得更加敏感，这让我们开始思考，如何能减弱机器人踩踏地板的声音？

Vbot四足机器人室内行走测试

01 

机器人脚底的'咚咚'声从哪里来

声音的本质是物体振动产生的机械波。机器人在行走时，每一步的重量都会通过脚掌传递到地面，想要降低足端踩踏地板的声音，本质上是要减少触地瞬间产生和传导的振动。影响它的，主要有几方面：

①脚掌材质

硬质材料直接与地板碰撞时，几乎没有形变，冲击力直接在空气中传递，声音清脆且尖锐。软质材质与地板接触时，自身会产生形变，吸收部分冲击能量，声音相对更柔和。

②脚掌大小

接触面积影响压强。面积越小，同样力的作用下，压强更大，接触瞬间产生的冲击力越集中，容易产生“咚”的重响；面积更大时，能把重量分散，减弱瞬时振幅，声音自然更小。就像穿平底鞋会比高跟鞋声音更轻。

③落地方式

落地速度、角度和力度，会影响冲击能量的传递。快速重踩比轻柔落地声音更大。这让我们开始关注机器人行走时的落地控制和步态优化。

基于此，我们开始寻找能从源头上让足端踩踏地板更安静的办法，从结构层面入手，吸收并分散落地瞬间的振动。

声音传播示意图

02 

晶格结构：给机器人穿上“气垫”鞋

在寻找解决方案的过程中，我们发现了一种特别的设计——晶格结构。

它不同于一整块实心材料，而是由无数小格子拼成的空心网格，像蜂窝一样牢固，每个小格子还能通过不同的方向和位置组合，形成多样化的整体结构，具有减震和轻量化的特点。

晶格结构最小单元示意图

①减震

传统的实心结构受力后，振动会沿着刚性材料直接传导，噪声更集中、尖锐。晶格结构内部由大量空隙和小单元格组成，像是在材料内部织出蜂窝状的网格，每个小格子都能在受力时轻微形变，分担冲击力量。当机器人足端落地时，内部单元格像“弹簧”一样能在微小形变中吸收一部分能量，把冲击能量分散开，削弱振动向外传播。

②轻量化

传统的实心结构虽然稳固，但往往过于笨重，脚掌越重，能量消耗也越高。晶格结构内部是空心的网格，相比实心结构更轻，却依然能保持强度。就像在机器人的脚掌里装上了无数个微型气垫，能在承重的同时减弱冲击，让机器人走得更轻快、更安静。

晶格结构示意图

03 

为什么使用3D打印技术

晶格结构具有能缓冲冲击、降低噪音、轻量化的特点，看上去是理想的方案，但难点在于它的几何太复杂。传统工艺很难胜任。

3D 打印技术应用

注塑成型，像是用冰格模具做冰块，把液体灌进模具，等凝固后再脱模。但内部如果有很多悬空的细节，模具无法完整“拔出来”。CNC加工，像是雕刻木头，靠刀具一层层切掉多余的材料。但刀具只能从外部进入，遇到复杂的内腔和交错的格子，很快就会被“卡住”。

传统工艺更擅长加工实心整体或规则形状，却无法处理晶格这种精细又复杂的内部结构。3D 打印则提供了全新的路径。

3D 打印的原理，和传统工艺正好相反，不需要脱模和切割材料，而是基于三维模型数据通过一层层堆积，直接制造与相应数字模型完全一致的实体模型。一体成型，没有多余的拼接，也在一定程度上避免松动与噪声。逐层叠加的方式不仅节省材料，更让复杂结构的制造变得可行。

Vbot四足机器人静音足垫

在造一台机器人的过程中，我们不断思考：人与机器要如何相处，才能更加自然、舒服。我们希望，机器人走进家庭时，它不仅要聪明、可靠，还要“安静”。晶格结构与 3D 打印的结合，让我们在减震与轻量化之间找到了新的平衡，也让“降低脚步声”变得可能。

也欢迎大家和我们一起继续讨论：当机器人进入我们的生活，你最关注哪个细节？