在机器人或高端模型的开发现场，运动流畅性是衡量性能的关键指标之一。许多开发者曾遭遇这样的困境：程序逻辑无误，控制系统精确，但机器人的步态或关节运动仍存在难以消除的顿挫感与不连贯现象。这其中一个常被忽略的核心症结，在于执行单元——舵机的“齿隙”（亦称之为虚位）。

 一、何为“齿隙”？

     “齿隙”，特指齿轮传动系统中，相互啮合的齿轮齿面之间存在微小的、不可避免的间隙。这并非产品故障，而是一种普遍存在的工程设计权衡结果。适度的间隙可防止齿轮因过热膨胀而卡死，并确保润滑剂分布。然而，过大的齿隙则会直接转化为运动精度的损失。其齿隙主要成因集中在三个核心环节：

齿轮啮合间隙：舵机内部齿轮组在加工与装配中，为避免卡死需保留微小配合间隙，尤其是塑料齿轮因材料形变特性，长期使用后间隙会随磨损扩大；

轴系配合公差：输出轴与轴承、轴承与壳体的装配公差，以及电机轴与减速器输入轴的同轴度偏差，会进一步叠加间隙；

传动结构间隙：若舵机通过联轴器、法兰连接，连接件的加工误差或安装松动，也会引入额外虚位。

二、齿隙如何导致运动卡顿？

机器人步态依赖各关节舵机的精准协同——控制器按步态周期发送角度指令，舵机驱动关节到达指定位置，形成连续运动轨迹。虚位对步态的干扰，主要体现在三个关键阶段：

1、指令响应延迟：当控制器发送角度调整指令时，舵机需先“消除间隙”（即齿轮空转至啮合状态），再驱动输出轴运动。例如，虚位1°的舵机在接收“转动2°”指令时，实际前1°为齿轮空转，仅后1°产生有效运动，导致关节启动滞后，步态出现“卡顿”。

2、负载切换冲击：主动齿轮齿面与从动齿轮齿面发生撞击，输出轴开始运动。在运动方向改变的瞬间，执行机构会出现一个短暂的非响应期，并伴随轻微的撞击感。虚位会导致负载突变时，引发机身颠簸。这种非柔性的接触会产生一个微小的冲击，破坏了运动的平滑性。

3、轨迹精度偏差：连续步态需各关节按预设轨迹同步运动。多关节虚位累积后，实际运动轨迹会偏离理论轨迹，例如本应平滑的腿部摆动，因髋、膝、踝三关节各0.5°虚位叠加，最终出现1.5°的偏差，表现为“一顿一顿”的不连贯。

三、如何从设计与选型层面减轻齿隙影响？

1.优选齿轮材质与工艺：

金属齿轮：相较于塑料齿轮，金属材质（如淬硬钢、粉末冶金）拥有更高的刚性、耐磨性与抗形变能力，能更好地维持齿轮的原始齿形，长期保持微小齿隙。

精密研磨：采用研磨工艺加工的齿轮，其齿形精度、表面光洁度远高于常规注塑或烧结齿轮，能从制造源头将齿隙控制在极低水平。

2.采用特殊齿轮设计：

斜齿轮：相较于直齿轮，斜齿轮的啮合过程是渐进式的，同时啮合的齿数更多，传动更平稳，并能一定程度上补偿齿隙。

谐波减速器：在某些高端关节模组中，采用谐波减速方案。其通过柔性轮的弹性变形实现传动，理论上可以实现“零齿隙”或近零齿隙，为超高精度应用提供可能。

3.系统级补偿策略：

在软件层面，可通过精密的闭环控制算法对已知的齿隙值进行补偿（如虚位0.5°，指令10°则实际发送10.5°），但这要求舵机本身具备高响应性的反馈系统。

舵机虚位并非不可接受的缺陷，而是需结合应用场景精准控制的参数。通过科学检测、合理选型与调试补偿，可有效降低其对机器人步态的影响，实现更平滑、稳定的运动性能。