人形機器人進廠“打螺絲”,靈巧手是執行類人操作的核心部件。這一高精度末端執行器對於精度、負載、靈活性、壽命、即時操作等有著極高要求。
10月31日,機器人大會ROSCon China 2025在上海召開,一批機器人及零部件在展會展出。在機器人靈巧手企業靈心巧手展臺,一位展商告訴澎湃科技,自由度是評價靈巧手的關鍵,感測器、電機、驅動形式則是影響靈巧手性能的重要因素。
靈巧手相比傳統夾爪,泛化能力更強,可實現多任務遷移。該展商表示,“目前市面上的靈巧手都差不多。自由度更多,手就更靈巧,一般認為自由度高於20才能稱為靈活的高自由度靈巧手;電機更輕更小,可以跟人形機器人配套,平衡性更好;優化感測器可以對力的控制更精准。驅動形式主要有連杆、直驅、腱繩等,連杆的負載高,直驅的獨立控制能力強,腱繩的運動速度更快,目前工業應用還是以連杆為主。”
先楫半導體為開發靈巧手提供晶片產品,以此驅動電機採集資訊。在先楫半導體展臺,工作人員介紹,高級的靈巧手還會配置感測器,採集靈巧手的力度、與物體的距離等數據。
不過,目前人形機器人進工廠還面臨效率、壽命、靈活性等諸多挑戰。與人類相比,靈巧手工作效率仍然較低,成本高昂。“產線工人一天手部操作可能有幾萬次,休息以後就能恢復。”機器人控制組件供應商合眾恒躍展臺的工作人員焦小軍表示,但靈巧手除了效率和成本不及人類,也容易磨損。目前靈巧手存在的挑戰是缺乏能夠精准測出摩擦係數的感測器。機器人靈巧手作為機械結構,長期運行後摩擦產生磨損,需要定期潤滑。為此有必要開發一套自動潤滑系統,該系統需集成即時監測摩擦的感測器,就像汽車輪胎的磨損監測一樣,並自動補充潤滑液,否則只能依賴人工維護。
工廠端對機器人設備使用壽命有著極高要求,要避免頻繁更換的情況發生。機器人能夠長期保持穩定運行,是其在工廠場景應用的基本前提。靈心巧手展商介紹,目前市面上的靈巧手壽命一般在20萬次抓取,靈心巧手已經實現50萬次,隨著未來新型材料的不斷湧現,未來電機、絲杠、感測器都會進一步優化性能,提升核心零部件壽命,再結合更好的散熱,可全方位提升靈巧手壽命。
“現在機器人的抓握動作還是比較生硬。”先楫半導體展臺工作人員認為,增加靈巧手的力度和觸覺感知能力,就像人類一樣擁有感受壓力和溫度的能力,是靈巧手的長期努力方向。電機與感測器的協同配合、提升性能,可以讓靈巧手的抓取更加靈活,最終在複雜場景中精准完成抓握動作。
在節卡機器人展臺,技術人員介紹,根據節卡機器人在汽車、電子、精密製造等製造工廠的實踐經驗,靈巧手等末端執行器作為機械臂從事裝配、上下料等作業的配套設備,需要具備一定的力控和高精度作業能力,以更好適配汽車、3C工廠的作業。當前部分靈巧手儘管擁有力回饋,但尚未達到工業級應用標準,更多適用於無人門店、酒店服務型機器人等商用場景。在工業端應用中,靈巧手的負載承重能力仍是當前需要突破的瓶頸。
從成本來看,天風證券研究所報告顯示,以特斯拉人形機器人Optimus為例,當前靈巧手在整機價值占比較大,約占特斯拉Optimus二代成本的17%。但行業頭部企業特斯拉引領、各大廠商重點跟進靈巧手研發,當前階段靈巧手方案百花齊放,本體、靈巧手、零部件等環節均有廣泛參與,有望推動技術快速發展和零部件快速降本。
來源:中國澎湃新聞