6月份发布第三代关节,人形关节模组怎么做?这家企业给出答案

机器人讲堂开课了 2024-05-16 02:17:50

如果要说名字朗朗上口、通俗好记的人形机器人核心零部件公司,巨蟹智能一定能排到前三。

毗邻太湖赋予了巨蟹智能独特的文化内涵。据巨蟹智能创始人赵伟博士回忆,2019年公司产品生产落地之时,恰逢西风响,蟹脚痒的吃蟹黄金季,于是在这种“巨人之上,谐行天下”的美好愿景里,江苏智能制造领域诞生了这样一家非常具有代表性的企业。

2019年起步以来,巨蟹智能瞄准零部件研制商定位,持续立足于用户需求,通过以谐波减速机和关节模组为核心,短短5年就成长为江苏省重点智能制造企业,拥有了5000平米研制基地,并掌握原材料、热处理、加工工艺、设计仿真等上下游关键技术。

人形机器人新领域如火如荼后,巨蟹智能也快速发力并已经取得一定成绩。在首届中国人形机器人产业大会上,巨蟹智能就带来了多样化的一体化关节模组,展现了其在人形机器人领域的新技术成果。未来人形机器人需要哪些关键零部件技术?机器人大讲堂独家采访到了巨蟹智能创始人赵伟博士,他为我们详细介绍了在人形机器人关节模组上的思考。

▍人形并没有太多不同

在巨蟹智能看来,从传统谐波减速机到人形机器人关键部件,需求逻辑并没有发生本质变化,产品的研发路径也有迹可循。

机器人大讲堂了解到,过去5年面向行业、紧抓需求的过程中,巨蟹智能其实已经服务过医疗、军工、半导体、3C、锂电、光伏等十余个行业,打造过上游零部件、制造中游模组等多种产品。在这种过程中,巨蟹智能的做法就是尝试寻找多产品之间的核心共性需求,逐步打造成为一个能搭建各类零部件解决方案的平台型公司。

在此前首届中国人形机器人产业大会上,机器人大讲堂注意到,巨蟹智能就展出了头部腕关节、肩/时/膝关节、髋关节腰部的11个序列人形机器人零部件方案,巨蟹智能也成为了国内目前能提供最全人形机器人零部件矩阵的企业。

赵博士对机器人大讲堂透露,面向人形机器人行业,在共性产品平台的基础上,围绕行业方案实现针对化需求开发,这是巨蟹智能能够很快针对人形机器人实现部件系列化的重要原因。

在赵博士看来,目前人形机器人产业链的发展阶段非常类似早期汽车产业链,整体增速较高但野蛮生长,未来必然随着行业成长、企业成长,会在车型、部件要求上形成区别,这意味着企业必然需要实现分化和分工协作。

例如人形机器人未来可能会进入工厂搬运重物,也可能需要能够穿针引线,这对于零部件的大小、定位精度都有着不尽相同的要求,关节模组的需求扭矩其实也需要从2Nm到400Nm,系列化需求非常明显。

为此,在人形机器人这个路径上,巨蟹智能的做法一直都是通过专注于人形机器人核心关键模组,围绕人形机器人不同场景的工况和形态,针对柔性化、智能化、扭矩等细分的部件需求特性进行针对性开发,并快速形成如此多样化的产品方案,未来一旦需求爬升,可以迅速进一步针对各场景需求,在方案上实现多形态化组合。

“超扁平型能够替代人的腿部或腰部来输出力量,非金属树脂材料能够适应更加轻量化的需求。”赵博士指着展示中的产品一样样如数家珍,而这一样样产品都从需求中来,最后被打造成为不同类型的部件。

如今,巨蟹智能已经形成了从减速机到驱动再到编码器的集成化、信息化和小型化研发体系,同时还在底层零部件上扩大产品矩阵,解决工程问题,以求最大化满足人形机器人各个部件的独特性能,并为批量产能的大范围降本做足准备。

▍一体化关节带来更大创新空间

在传统减速机领域,由于该类产品最初在美国发明,又在日本进行产业化,在几个关键节点上,中国的谐波减速机产业都缺少参与。这导致了整个机器人产业在关键技术上受到掣肘。国内产品近年来虽然解决了一部分卡脖子问题,市占率稳步提升,但受限于工业母机的加工能力,整体精度、构型和产品升级的空间已经缩小,大突破需要时间。

基于这种认识,巨蟹智能所选择重点突破的产品方向是一体化关节。作为新兴技术产物,尤其是针对人形机器人的一体化关节,在结构设计、材料、定制化开发等方面基本都是从无到有的状态,国内与国外处于同一起跑线,产品拓展潜力广阔,这为零部件产商带来了前所未有的市场“换道超车”机遇。

但开拓新领域必然也需要新能力。赵伟看到,想要满足蓬勃发展的人形机器人市场,企业必然需要对传统减速机针对性做出构型和产品形态的调整以及改变,这背后又对于企业的综合设计能力、产品测试以及优化能力提出了全方位的要求。

“我们在基础零部件的基础上更进一步,开始针对场景的需求特性,研发不同部件的产品构型,例如胸部的关节以及肘部的关节,如何实现差异化,外观、核心指标、构型设计,以及这种新形态产品研发后的刚性、精度、热效率等核心指标能否满足大批量生产和实际应用的寿命,巨蟹智能都进行了长时间的综合验证,才有了当下的成果。”赵博士解释道。

不仅如此,将基础零部件继续做深做细也是当前巨蟹智能的创新思路。机器人大讲堂注意到,由于以需求研发为导向,巨蟹智能能很快将场景特性将其变为工程语言,进行结构上的突破和优化。例如针对传统减速机就存在高冲击下可能会撕裂的问题,巨蟹智能就考虑到,传统环境下该问题出现几率小,但对人形机器人而言就意味着极大的操作安全隐患,因此巨蟹智能通过机构创新,实现了过电气保护,解决了这一细节问题。

而例如在关节模型上,巨蟹智能则考虑到人形机器人进行轻载高速和重载低速的特殊场景,为此,其在协同模块中融入了一组行星减速机,通过行星切换做到较高的变速比,从而让机器人的动作柔顺性更强,能在同等功耗下,既能够适应大负载,也能够去做轻载动作,两者还能无缝切换,场景适应大幅提升。

“我们拜访了国内几乎所有人形机器人厂商,他们的算法框架不同、场景多样,我们整理了上百条细分需求,才梳理出这些更加实用且细化的产品解决方案。”赵博士说道。而正是这样一个个小细节的积累、优化和解决,才使得如今巨蟹智能的一体化关节,做到了更加贴近用户,贴近场景,更加符合人形机器人市场需求。

▍结语与未来

机器人核心零部件从设计、研发到制造,是一个漫长而艰辛的过程,需要足够的耐力才有望慢工出细活。据机器人大讲堂了解,在做好人形机器人躯干这件事,巨蟹智能目前不仅在持续分析场景,快速响应,还在打牢着热处理、虚拟仿真等设计、加工技术的基础,并在尝试实现供应链整合。

赵博士介绍,在巨蟹智能内部,目前形成了非常稳步的基础研究和工程设计两大架构,一方面尝试快速捕捉机器人行业趋势,并对核心零部件进行不断的优化和创新,另一方面正在完善应用和测试环节,实现较为成熟的产业链闭环,从而进一步助力人形机器人本体企业缩短产品迭代周期。

巨蟹智能透露,目前其人形机器人关节已经升级到了第二代,计划在6月份会发布第三代关节。第三代关节和第二代关节比,在更小的体积下融入了力传感器,从而使其能进行更多精细化运动感知和控制,能效比大为提升。

巨蟹智能还正在积极探索新型材料并尝试与企业合作。例如树脂等轻量化新型材料目前在全球范围内已经显示出了较为广泛的可行性,巨蟹智能结合了谐波减速机钢轮和柔轮的特殊性要求,形成了全新的材料配方,正在尝试为人形机器人定制打造一款基于新材料开发的减速机。

同时,通过设计一些不同标准性的硬件部件模组,目前巨蟹智能还已经打造了一个人形机器人的硬件平台,积极融入人形机器人行业发展热潮中,未来有望携手更多算法实力强的人形机器人企业同步进行硬件开拓。

这有点类似于最早索尼、苹果公司和特斯拉的做法,如果市场情况优秀,非常有可能将企业和产业链标准进一步形成行业标准,从而真正帮助我国零部件企业冲出传统减速机的卡脖子瓶颈,实现超越和领先。

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