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與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人僅通過簡單的夾爪或者電動執(zhí)行器就能實(shí)現(xiàn)某些工藝任務(wù)不同，人形機(jī)器人的作業(yè)更為復(fù)雜，靈巧手作為人形機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的重要末端執(zhí)行器，因此成為人形機(jī)器人區(qū)別于普通機(jī)器人的重要標(biāo)志。

隨著人形機(jī)器人快速步入工業(yè)場景探索期，這對于機(jī)器人靈巧手的適應(yīng)性、控制算法都提出了新的需求，也有待進(jìn)一步結(jié)合視覺信息、觸覺信息，并嘗試與人形機(jī)械臂進(jìn)行進(jìn)一步深度整合以及研究。         

機(jī)器人靈巧手的研發(fā)，對于全球企業(yè)而言一直都是不小的挑戰(zhàn)。機(jī)器人靈巧手的研發(fā)難點(diǎn)可以簡單分為“靈巧”和“作業(yè)”兩部分。靈巧性難題是由于靈巧手關(guān)節(jié)自由度分布、關(guān)節(jié)數(shù)量要求較高，作業(yè)能力難題則是由于靈巧手需要具備更強(qiáng)的操作負(fù)載能力、力位精度、可靠性。但就是這兩項(xiàng)難點(diǎn)，阻擋了全球80%試圖入局的企業(yè)。       

國內(nèi)領(lǐng)先的機(jī)器人靈巧手企業(yè)【因時機(jī)器人】率先實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人靈巧手的量產(chǎn)，同時機(jī)器人大講堂了解到，伴隨著工業(yè)市場人形機(jī)器人需求提升，因時機(jī)器人也正在研發(fā)新一代產(chǎn)品，新型工業(yè)級靈巧手將在今年下半年發(fā)布。在機(jī)器人大講堂的采訪中，因時機(jī)器人創(chuàng)始人&CEO蔡穎鵬詳細(xì)介紹了當(dāng)前因時機(jī)器人的產(chǎn)品思考與選擇。

核心零部件的秘密          

機(jī)器人靈巧手的作業(yè)特性與方案選擇有著直接關(guān)聯(lián)。目前，繩驅(qū)與連桿是當(dāng)前靈巧手的兩種主流傳動方式，特斯拉采用了腱繩傳動后，也使得這種腱繩+行星減速器/滑動絲杠的組合開始步入更多人的視野。        

但因時機(jī)器人認(rèn)為，繩驅(qū)雖然在業(yè)界已經(jīng)研究了數(shù)十年，其柔韌性、安全性有著相對優(yōu)勢，卻或許并非工業(yè)場景的最優(yōu)解，同時，其還存在一系列問題有待解決。       

就工業(yè)場景需求而言，例如長時間的疲勞使用和大負(fù)載工況下，繩驅(qū)傳動的腱繩長度往往會發(fā)生變化，這意味著僅需一個月或短短幾周時間，繩驅(qū)傳動靈巧手就會隨著使用出現(xiàn)一定精度損失。同時，繩驅(qū)傳動內(nèi)部繞線結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這使其整體動作剛性偏弱，負(fù)載能力以及效率都不盡如人意。       

基于團(tuán)隊(duì)多年的研發(fā)積累，因時機(jī)器人在對比多個主流路線后，新一代產(chǎn)品依然堅(jiān)持了連桿傳動方案，并正在嘗試將該方案打造成為工業(yè)級人形機(jī)器人的主流。 

除了傳動方案之外，工業(yè)級靈巧手的能力還與自由度有著較大關(guān)系。靈巧手的末端手指和自由度數(shù)量到底需要多少，這一直是業(yè)界所爭論的問題。有觀點(diǎn)認(rèn)為，靈巧手在工業(yè)場景下，其實(shí)并不用過多的末端手指，市面上有部分廠商靈巧手采取了兩指夾爪的設(shè)計(jì)。也有機(jī)構(gòu)提出，在仿人的思路下，工業(yè)靈巧手應(yīng)該開發(fā)盡可能多的多自由度。          

因時機(jī)器人CEO蔡穎鵬對機(jī)器人大講堂提到，“找到平衡點(diǎn)一直是工業(yè)品的基本準(zhǔn)則。”          

因時機(jī)器人發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)場景中，人形機(jī)器人所要協(xié)助人進(jìn)行的某些工作，大多是非標(biāo)場景和動作，因此人形機(jī)器人靈巧手在設(shè)計(jì)思路上，本身就與工業(yè)機(jī)器人夾爪有著較大的區(qū)別。例如人形機(jī)器人可能需要拾取異形的零件，或者使用電鉆擰螺絲、膠槍去涂膠，而這些動作就需要人形機(jī)器人能夠拾取和使用人類常用的工具，同時完成一些人手才能進(jìn)行的類似按住按鈕、扳動開關(guān)等動作。這意味著人形機(jī)器人靈巧手的手指數(shù)量，必然需要向著人類手指看齊，從而才能更好實(shí)現(xiàn)工具的可靠使用。

五個指頭下，那是否就需要做仿人的26個自由度呢？因時機(jī)器人認(rèn)為，過多的自由度其實(shí)并無益處。由于機(jī)械臂的負(fù)載較為固定，機(jī)器人靈巧手需要考慮自重、靈活性、負(fù)載、精度和成本等多個指標(biāo)，并進(jìn)行相對應(yīng)的均衡。更多自由度雖然讓手指更靈活，但實(shí)際場景中，需要超多自由度的應(yīng)用場景有限，同時太多自由度會導(dǎo)致傳動機(jī)構(gòu)功率分?jǐn)傒^大，從而降低靈巧手的負(fù)載能力。

更多關(guān)節(jié)驅(qū)動帶來的另外一個弊端在于，會使得靈巧手的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，相對可靠度大幅下降，生產(chǎn)成本和維護(hù)成本則對應(yīng)上升。五指12個運(yùn)動關(guān)節(jié)的靈巧手，是當(dāng)前綜合考慮幾方面因素下更為合適的方案。          

下一代產(chǎn)品解析        

壽命是工業(yè)級產(chǎn)品關(guān)注的另一個重要問題。當(dāng)前，人形機(jī)器人企業(yè)正在深入探索更多工業(yè)場景，優(yōu)必選、智元等多家廠商的機(jī)器人產(chǎn)品正走進(jìn)工廠“實(shí)習(xí)”，在部分場景中，就需要機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)、使用工具操作。這不僅僅對于人形機(jī)器人本體的手臂負(fù)載提出了較高要求，還要求靈巧手的可靠性、壽命等方面也有相應(yīng)提升。         

在此前，基于工業(yè)品品質(zhì)的打磨，因時靈巧手在壽命上已經(jīng)非常突出，其在售的兩款量產(chǎn)靈巧手在教育、科研、假肢等領(lǐng)域的應(yīng)用上，基本能夠達(dá)到10萬次左右的使用壽命，這也是一直以來因時機(jī)器人受到許多科研院所和企業(yè)信賴的重要原因。          

在長期對于機(jī)器人靈巧手的探索中，因時機(jī)器人一直嘗試不斷突破靈巧手的極限。目前在人形機(jī)器人產(chǎn)品的工業(yè)場景需求下，因時機(jī)器人也找到了全新的產(chǎn)品路徑，并正緊鑼密鼓布局下一代工業(yè)制造專用靈巧手產(chǎn)品，致力于幫助人形機(jī)器人企業(yè)產(chǎn)品能夠長時間在工業(yè)服務(wù)類場景使用。              

據(jù)悉，因時下一代產(chǎn)品和樣機(jī)預(yù)計(jì)今年內(nèi)發(fā)布，而該產(chǎn)品將能夠達(dá)到百萬次以上的使用壽命，相較上一代產(chǎn)品提升10倍。因時機(jī)器人對機(jī)器人大講堂透露，下一代靈巧手主要希望支持人形機(jī)器人在工業(yè)場景連續(xù)性作業(yè)，能夠滿足較高節(jié)拍的作業(yè)場景，有著更加優(yōu)秀的工業(yè)級能力表現(xiàn)。這背后正是因時機(jī)器人考慮到工業(yè)場景的靈巧手工況較為嚴(yán)苛，需要長時間、大負(fù)載工作需求而進(jìn)行的針對性研發(fā)。

除了負(fù)載能力和使用壽命的提升外，觸覺傳感也是因時機(jī)器人新一代產(chǎn)品重點(diǎn)布局的方向之一。由于人形機(jī)器人開始嘗試進(jìn)行各類場景，需求迭代正在加速進(jìn)行，增加觸覺之后可以獲取更多數(shù)據(jù)信息幫助機(jī)器人進(jìn)行更智能的決策。特斯拉人形機(jī)器人增加觸覺傳感器之后展示了用靈巧手抓取雞蛋的能力，據(jù)悉因時機(jī)器人通過在電缸內(nèi)集成力傳感器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了靈巧手的柔性控制，很早就可以完成抓草莓、雞蛋這類脆弱物品。          

敏銳洞察到這部分需求的因時機(jī)器人，在下一代產(chǎn)品研發(fā)上，已經(jīng)積極嘗試集成傳感器，傳感器接口將成為因時機(jī)器人新一代靈巧手配置的一部分。而加入傳感器后，靈巧手有望支持更全面的感知信息輸入，為機(jī)器人大腦的決策帶來更多便利。同時，加入觸覺后的靈巧手，末端傳感靈敏度將更高，而且能夠識別、收集一些紋理數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行更精細(xì)化的操作，這必然會帶來機(jī)器人執(zhí)行層面更大的提升。   

結(jié)語與未來         

可以發(fā)現(xiàn)，一直以來因時機(jī)器人的產(chǎn)品邏輯非常明確：將核心零部件微型伺服電缸性能做得足夠好，功率密度做得足夠大，重量做得足夠輕，體積做得足夠小，成本做得足夠低，從而能適應(yīng)更多終端產(chǎn)品。          

由于因時的微型伺服電缸是通用產(chǎn)品，能夠用于各類場景組合，這不僅為公司帶來了穩(wěn)定的多頭市場，提高了資金流轉(zhuǎn)能力，還帶來了非常穩(wěn)定的大批量落地應(yīng)用，從而通過大規(guī)模生產(chǎn)制造降低了研發(fā)和制造公攤成本，實(shí)現(xiàn)了營銷和運(yùn)營成本的可控，這也是因時機(jī)器人的優(yōu)勢所在。          

目前，人形機(jī)器人市場需求量仍然處于早期，人形產(chǎn)品進(jìn)入工業(yè)場景的速度并不算快，通過圍繞場景需求針對性開發(fā)，以及基于自身技術(shù)和產(chǎn)品積累，因時機(jī)器人已經(jīng)跑在了行業(yè)前列。未來隨著人形機(jī)器人在工業(yè)市場應(yīng)用面的打開，因時機(jī)器人作為核心零部件企業(yè)，有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)市場增長。