机器人足底｜足底降噪多少分贝才算及格一套标准终结机器人的脚步尴尬

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📌 足底降噪多少分贝才算及格？一套标准，终结机器 作者：陈卫东 陈宝隆 | RobotSole RobotSole | www.robotsole.com 足底降噪多少分贝才算及格？一套标准，终结机器人的"脚步尴尬" 作者：陈卫东 陈宝隆 | RobotSole | www.rob… —— RobotSole 机器人足底技术

足底降噪多少分贝才算及格？一套标准，终结机器

人的"脚步尴尬"

作者：陈卫东 陈宝隆 | RobotSole

RobotSole | www.robotsole.com

足底降噪多少分贝才算及格？一套标准，终结机器人的"脚步尴尬"

作者：陈卫东 陈宝隆 | RobotSole | www.robotsole.com

今年3月，我参加了一个机器人行业的标准化研讨会。

会上有人提："我们应该给机器人足底噪声定一个标准。"大家纷纷表示赞同。但具体定多少？吵

了两个小时没结论。

有人说"降到40dB就行"，有人说"应该跟家电一样要求30dB"，还有人说"分场景，室内室外不一

样"。

散会后我跟陈宝隆说：行业标准不是开会吵出来的，是实测数据堆出来的。你不把测试方法、指

标体系、分场景标准都定义清楚，定一个数字有什么用？

这篇文章就是我的方案。我参考了轮胎行业的噪声标准体系（ISO 13325、ECE R117），结合

机器人使用场景，提出了一套完整的足底降噪指标体系。不是官方标准，但我希望它能成为行业参考

的起点。

一、随机胎纹节距：偷师轮胎行业的"反共鸣"设计

在讲标准之前，先补一个上篇没讲到的技术——随机胎纹节距。

这是轮胎行业降噪的"老把式"，但我们RobotSole把它迁移到机器人足底时，效果出乎意料地好

。

什么是胎纹节距？轮胎胎面是由一段段重复的花纹单元组成的，每个单元的长度叫"节距"。如果

所有节距长度相同，轮胎转动时每个单元撞击地面的频率也相同，产生单一频率的"嗡嗡"声——这叫

"花纹共鸣噪声"。

如果节距长度随机变化，每个单元的撞击频率不同，噪声能量分散在更宽的频谱上，不会在某一

频率上集中形成刺耳的纯音。这就是"随机胎纹节距"技术。

轮胎行业通常用5-7种不同节距长度，按特定序列随机排列。序列不是完全随机——有数学约束

，避免相邻节距差异过大（否则影响抓地力均匀性）和周期性重复（否则产生新的共鸣频率）。

我们把这个原理迁移到机器人足底。足底花纹也是重复单元构成的——每个"V型齿+沟槽"就是

一个节距单元。如果所有节距相同，着地时每个齿的撞击频率相同，产生共鸣。

我们设计了5种节距长度：3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm。按一个伪随机序列排列：4

-3.5-5-3-4.5-3.5-4-5-3-4-3.5-4.5...（序列长度30，然后重复）。这个序列经过优化计算，确保：

  1. 相邻节距差异不超过1.5mm（保证抓地力均匀）。

  2. 30个节距内没有周期性重复（避免新共鸣）。

  3. 节距分布的标准差约为0.6mm（足够打散频率，又不会太离散）。

效果：在1000-3000Hz频段（花纹共鸣噪声的主要频段），噪声峰值降低4-6dB。更重要的改

善在"听感"上——随机节距把尖锐的纯音变成了宽频带的"沙沙"声，主观感受上更柔和。用户反馈从

"刺耳"变成了"可以接受"。

随机节距的另一个好处是零成本——不需要换材料、不需要加结构，只需要在模具设计时把花

纹节距改成随机序列。一片足底的制造成本完全不变。这是性价比最高的降噪手段。

二、冲击噪声衰减率：加阻尼后应降低50%以上

第一个量化指标：冲击噪声衰减率。

定义：加阻尼材料（如丁基橡胶接触层）后，足端接触瞬间的振动峰值降低百分比。

测试方法：在机器人脚掌结构上贴加速度计（量程±200g，带宽0-10kHz），记录着地瞬间的振

动加速度时间历程。分别测"无阻尼版"（普通天然橡胶足底）和"有阻尼版"（丁基橡胶足底），对比

峰值。

冲击噪声衰减率 = (1 - 有阻尼版峰值 / 无阻尼版峰值) × 100%

合格标准：> 50%。也就是说，加了阻尼材料后，着地振动峰值至少砍掉一半。

为什么是50%而不是更多？因为50%的振动峰值降低，对应约6dB的噪声降低（声压跟振幅成正

比，降低一半=降6dB）。这6dB是"材料降噪"这一招的合理预期。如果叠加结构降噪和控制降噪，

总降噪量才能达到15-20dB。

优秀标准：>

65%。这要求用更高阻尼的材料（如丁基橡胶+云母粉配方，tan

δ>0.4），配合超临界发泡吸声层。

我们RobotSole的实测数据：丁基橡胶+云母粉接触层+5mm超临界发泡层，冲击噪声衰减率68

%。对应的噪声峰值降低约10dB。

测试时的注意事项：加速度计的安装位置很关键。应该贴在脚掌结构件上（不是足底上），因为

我们要测的是"传到结构的振动"，不是"足底本身的振动"。足底的振动可能很大，但如果没传到结构

上，就不会辐射成声波。

三、足底降噪分贝值：三类场景三条线

核心指标——噪声分贝值。

这是最终衡量"够不够安静"的指标。但一个数字不够，得分场景。

参照ISO

11201（机器噪声测试标准）和ISO

13325（轮胎噪声测试标准），我提出以下测试条件：

测试场地：半消声室（如果条件不允许，可用安静室内环境，背景噪声比被测噪声低10dB以上

）。

测试距离：声级计距机器人1米，高度1.2米（模拟人耳高度）。

行走模式：正常行走（0.4-0.5m/s），持续10秒以上，取稳态平均。

地面：标准测试地面（抛光瓷砖，Ra=0.8μm），可选附测水泥地面。

计权方式：A计权（模拟人耳频率响应），慢响应（SLOW）。

三类场景的分贝标准：

室内服务机器人（医院、图书馆、博物馆、银行大厅）：

  • 目标值：< 35 dBA

  • 上限值：≤ 38 dBA

  • 参考对照：图书馆背景噪声约35dBA。低于这个值，用户几乎不会注意到机器人存在。

家用四足机器狗（夜间巡逻模式）：

  • 目标值：< 40 dBA

  • 上限值：≤ 43 dBA

  • 参考对照：安静的卧室夜间背景噪声约30-35dBA。40dBA的足底噪声比背景高5dB，可感知

但不扰民。

家用四足机器狗（白天活动模式）：

  • 目标值：< 45 dBA

  • 上限值：≤ 48 dBA

  • 参考对照：白天室内背景噪声约40-50dBA。45dBA被背景噪声掩盖，不引人注意。

工业级机器人：无要求。工厂环境噪声通常70dBA以上，足底噪声可忽略。

注意：以上标准是"稳态噪声"（持续行走10秒以上的平均值），不是"峰值噪声"（单步着地瞬间

）。峰值噪声允许比稳态高5-8dB，因为峰值持续时间短（<15ms），人耳的听觉积分效应会自

动"平滑"掉短暂峰值。

但如果峰值跟稳态差异超过12dB，说明着地冲击太集中，即使稳态合格，听感上仍然会觉得"每

一步都在敲"。所以额外要求：峰值-稳态差值 < 10dB。

四、阻尼静音配方：丁基橡胶+SBR+片状填料

讲完标准，给一个具体的阻尼配方。这是上一篇文章提到过的丁基橡胶配方的升级版。

基础配方（静音型，55A）：

  • 卤化丁基橡胶（BIIR）：70份

  • 丁苯橡胶（SBR 1502）：30份

  • 白炭黑（沉淀法）：25份

  • 硅烷偶联剂（Si-69）：4份

  • 炭黑N660：15份

  • 云母粉（粒径20μm，径厚比>50）：10份

  • 石蜡油：5份

  • 氧化锌：5份

  • 硬脂酸：1份

  • 硫磺：1.5份

  • 促进剂TMTD：1份

  • 促进剂DM：0.5份

  • 防老剂4010NA：2份

硫化条件：160°C × 12min

性能指标：

  • 硬度：55 Shore A

  • tan δ（23°C，10Hz）：0.42

  • 干态摩擦系数：0.65

  • 湿态摩擦系数：0.43

  • 阿克隆磨耗：0.22 cm³

  • 压缩永久变形（70°C×22h）：12%

为什么这个配方有效？

丁基橡胶提供高阻尼（tan δ 0.35+）。SBR共混改善加工性和耐磨性（纯丁基橡胶太难加工）

。白炭黑+硅烷偶联剂保证湿态防滑。云母粉的片状结构增加内摩擦，把tan δ再推高0.05-0.07。石

蜡油改善低温柔性。卤化丁基（BIIR）比普通丁基（IIR）的共硫化性好，跟SBR共混不分层。

这个配方的综合性能：防滑合格（干态0.65、湿态0.43），耐磨中等（0.22

cm³，比纯天然橡胶略差，需要配合耐磨外层使用），阻尼优秀（tan

δ

0.42，是天然橡胶的3-4倍），静音效果显著（比天然橡胶降噪8-10dB）。

适合用作足底的"接触层"（直接跟地面接触的那一层），配合下方的超临界发泡静音层和高硬度

支撑层使用。

如果需要更高阻尼（追求极致静音），可以加入2份石墨烯：

  • tan δ升到0.48

  • 降噪效果再提升2-3dB

  • 但材料成本增加约1000元/公斤（石墨烯价格）

适合高端产品或特殊静音需求场景。

五、接触速度降噪：着地速度控制在0.1m/s以下

控制层面的降噪也需要量化标准。

指标：足底接触地面的瞬间垂向速度（contact velocity）。

测试方法：用高速摄像机（1000fps以上）或足底运动捕捉系统，测量足底在接触地面瞬间（定

义为足底垂向位移<1mm的时刻）的垂向速度。

标准：

  • 静音模式：< 0.1 m/s。对应冲击噪声峰值降低6-8dB。

  • 普通模式：< 0.3 m/s。对应冲击噪声峰值降低2-3dB（相对于0.5m/s无控制着地）。

  • 高速模式：无限制。但建议不超过0.6m/s，否则冲击噪声峰值可能超过85dBA。

0.1m/s的着地速度意味着什么？人正常行走的着地速度约0.1-0.2m/s。所以"

静音模式"的机器人，着地柔和度接近人类步行。

实现0.1m/s着地速度需要踝关节电机在着地前20-30ms开始减速，峰值反向力矩约5-10Nm（

取决于机器人重量和脚掌惯量）。这对电机和驱动器有一定要求，但主流四足机器人的踝关节电机都

能满足。

额外要求：着地减速度的"加加速度"（jerk，加速度的变化率）应控制在500 m/s³以下。加加速

度过大意味着减速过程不平滑，有"顿挫"，反而会产生额外噪声。这跟电梯缓停是一个道理——不只

是减速到零，减速过程本身也要平滑。

六、完整标准一览表

把所有指标整合成一张表，这就是RobotSole的足底静音标准（v1.0）：

  1. 稳态噪声（A计权，1m距离，瓷砖地面，0.4m/s行走）

  • 室内服务型：< 35 dBA

  • 家用夜间型：< 40 dBA

  • 家用日间型：< 45 dBA

  1. 峰值-稳态差值：< 10 dB

  2. 冲击噪声衰减率：> 50%（优秀>65%）

  3. 足底接触层损耗因子tan δ：> 0.30（优秀>0.40）

  4. 着地垂向速度（静音模式）：< 0.1 m/s

  5. 着地加加速度：< 500 m/s³

  6. 花纹节距随机化：至少5种节距长度，伪随机排列

  7. 超临界发泡静音层厚度：≥ 3mm

  8. Helmholtz共振腔（可选）：覆盖500-3000Hz，至少5个不同频率

  9. 阻尼配方接触层厚度：≥ 2mm

结语

这篇写完，静音专题三篇就齐了。从问题分析到技术方案到指标标准，一条线拉通。

我在标准化研讨会上被问到："这些标准什么时候能成为国标？"

我说：不知道。国标的制定需要行业共识、需要多方博弈、需要时间。但我们不能等。RobotSo

le先出自己的企业标准，把数据公开，让行业参考。谁觉得合理就用，觉得不合理就讨论。标准是在

实践中打磨出来的，不是在会议室里投票投出来的。

轮胎行业的噪声标准（ECE R117）从提出到成为法规花了12年。但在这12年里，轮胎企业没干

等——大家先按自己的企业标准做，把噪声降下来。等标准出来的时候，行业已经达标了。

机器人足底也应该这样。别等标准，先做起来。用数据说话，用产品说话。

当你家的机器狗在卧室里走路，用户再也听不到"嗒嗒嗒"的时候，你的标准就已经成立。

这才是终结"脚步尴尬"的正确姿势。

关于作者 · 陈卫东（Michael Chen）

RobotSole 创始人，联系邮箱：michael@robotsole.com。

毕业于北京外国语大学，英语流利，具备国际化商务能力。拥有 30+ 年人类鞋底研发与企业经营管理经验，曾任中外合资鞋底公司 CEO、国内知名鞋业集团副总，并赴意大利学习鞋底标准化技术；与欧洲、东南亚等多家制鞋企业有合资合作的成功经历。

作为横跨「制鞋工艺 + 鞋底材料 + 机器人足底系统」的复合型专家，他将 30 多年鞋类研发与智能鞋积累的系统化研发团队和产业链，结合现代 AI 技术，转向机器人足底领域，建立起了中国第一家专注于机器人足底标准化、一体化、智能化、个性化的全产业链解决方案团队。

在机器人足底方向的研究成果：

  1. 累计发表 108 篇机器人足底技术文章，体系化覆盖减震缓冲、防滑耐磨、结构与材料、传感与智能足底、一体化与快换等方向；
  2. 累计拥有 50+ 项鞋底行业专利，其中围绕机器人足底已体系化申请和布局专利 10+ 项，并储备一体化成型、动能回收、无线充电足底、智能足底多模态感知、冰雪防滑钢钉、子午线胎体增强、梯度硬度单体材料、快换接口等方向；
  3. 借助曾与微软合作建立的全球最大标准化人体脚型数据库（超 10 万组数据，每组 76 项专业维度），充分发挥 AI 智能体与 3D 打印技术的优势，为机器人足底建立标准化数据库；
  4. 与中国多家第一梯队的人形 / 四足机器人企业开展足底开发与定制合作，推进全产业链的足底优化方案。

🔗 了解更多机器人足底技术方案与标准化服务，访问 RobotSole 官网： 机器人足底 · RobotSole 官网

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