未来已来! 2024 传动网 & ITES深圳工业展, 把握人形机器人产业链新机遇论坛圆满举行

文:编辑部2024年第1期

  3 月 28 日,”未来已来,人形机器人产业链新机遇“论坛在 2024 ITES 深圳工业展首日举行。本次论坛聚集人形机器人上下游产业 链,共同探讨新机遇,并同时发布中国人形机器人产业白皮书。

  深圳市机器人协会秘书长毕亚雷:深圳市机器人协会与传动网平台之间的合作已久,作为下游产业链集成商的行业协会,深圳市机 器人协会目前已拥有 700 多家会员单位。从发展历史来看,深圳机器人协会最初的会员脱胎于深圳 3C 电子行业,服务于电子组装与生产线市场,在连续参加 15 年深圳高交会的过程中,协会不断吸 引与挖掘 3C 电子行业机器人设计与创新集成厂家参与到这一平 台中来。

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  深圳市机器人协会秘书长 毕亚雷

  当前,人形机器人的发展已成为市场的一个热点,实际上, 人形机器人并不仅仅因为与人类长得像而受到关注,而是在具 体落地环节中执行的效果最高,因此,在人形机器人发展风潮 来临之时,需要不断寻找应用场景的实际落地,更重要的是, 未来基于 AI 人工智能技术所带来的思考与决策、高灵敏感知度 的传感器、配合精密减速机、丝杆、空心杯电机、无框力矩电 机等核心零部件等所带来的发展机遇,都会令整个人形机器人 产业链的上下游企业在创新大潮中冲浪愉快。

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  清能德创电气技术(北京)有限公司市场部总监 李星霖

  清能德创市场部总监李星霖:双足人形机器人最容易适配 到人类的现有生活环境,从而从事更为通用的工作,尤其是服 务业。从运动控制技术的角度来看,人形机器人的未来发展需 要更为强大的关节执行器,这就要求包括高精密谐波减速机、 无框力矩电机、位置传感器、伺服驱动器在内的机器人关节执 行器要达到高爆发、高动态、高效率、低能耗等性能。

  在伺服驱动器部分,提高其功率密度是重中之重,可以通 过利用新型宽禁带功率器件的特点和优势(更快的开关频率、更强的耐温能力、更高的能源效率、更少的无源器件等) ,以 及开发高响应控制算法和智能柔性伺服控制等方式来实现。同 时,提升伺服电机的扭矩密度也是关键之一,例如,优化定转 子拓普结构,提高电机磁阻转矩;采用新型材料,提高电机的 整体热导率;降低转矩波动,减少齿槽效应等等

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  哈尔滨工业大学机器人研究所 副所长、博士 / 教授 付宜利

  哈工大机器人研究所付宜利教授:机器人是制造业皇冠顶 端的“明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和 高端制造业水平的重要标志,全球主要发达国家近年来纷纷加 强对人形机器人设计研发,并上升到国家战略层面。从目前国 内外技术流派来看,人形机器人的动力技术发展主要分为液压 驱动与电机驱动两大类。液压系统动力的产生、传递与转化与 人体能量传递路径高度相似,更有利于仿人液压动力的集中产 生,也更利于机器人的高级防护设计,在特种环境中的应用更 具潜力。

  经过 10 年的持续迭代研究,哈工大机器人技术与系统全 国重点实验室团队研发出多款高集成度高性能的电液仿人机器 人,包括国内第一款液压轮腿仿人机器人、第一款液压双足仿 人机器人等,研制具有哈工大特色的“跳得高、跑得快、操作巧” 的人形机器人,在机器人液压驱动与动力技术方面取得了长足 的进步。哈工大研究团队的重点目标是对标国内外人形机器人 先进指标,特别是在液压人形机器人研究方面,将围绕一系列 关键技术,如:轻量化高强度机器人设计与制造、高功率密度 液压驱动机载动力源、动态非结构环境智能感知、人形机器人 高机动智能稳定控制、面向复杂任务智能操作、基于智能决策 协同作业等等,全力促进机器人具有高环境适应、高机动运动、高灵巧操作等能力。

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  睿工业机器人事业部总经理 朱仕水

  睿工业机器人事业部总经理朱仕水:朱仕水在论坛现场发 布了《2024 年人形机器人产业链白皮书》,并分析了目前人形

  机器人市场和核心零部件发展状况。预计人形机器人的市场发 展将分为两个阶段,第一阶段是到 2023-2026 年,人形机器人 软硬件、集成等技术仍不成熟,该阶段仍以小批量测试为主, 众多厂商进入,但实际出货量不超过千台;第二阶段是 2027- 2030 年,人形机器人技术初步成熟化,将率先在工业装配、特 种行业(消防等) 、医疗、养老等行业得到应用,出货量将快 速提升,乐观估计,到 2030 年全球人形机器人出货量将接近 20 万台,市场规模超千亿元,通用型人形机器人的发展还需要 经历很长一段时间。

  人形机器人是“自动”与“自主”高度融合的产物,其发展 路径将经历多个阶段,由“机构层”向“决策层”演进。运动控 制模块占到人形机器人物料成本的 30-40% 左右,是中国产业 链机遇明确的环节,运动控制核心零部件的发展趋势包括: 目 前应用在人形机器人中的减速机基本锁定在精密行星减速器、 RV 减速机和谐波减速机中,随着人形机器人将迎来批量化落地, 预计谐波减速机市场规模到 2030 年将超过 100 亿元;行星减 速机市场较为成熟,随着人形机器人发展,高精密行星减速机 在人形机器人上的应用数量将快速上升;从行业看工业机器人 仍然是 RV 减速机的主要下游行业,预计未来人形机器人的发 展将为 RV 减速机带来新的一波增量。

  六维力传感器能够同时测量三维空间坐标系(Oxyz)内的 三个力(Fx、Fy、Fz)和三个力矩(Mx、My、Mz),具备更 高的测量精度。目前六维力传感器主要应用于工业自动化领域, 但长远来看人形机器人量产是六维力传感器的最大增长来源。 滚珠丝杠是目前销售额较大的一类丝杠产品,成本下降后可部 分替代梯形丝杠;行星滚柱丝杠的下游行业多为高精尖行业, 需求还未充分发挥,同时技术壁垒较高,需要较长时间才能得 到广泛应用。随着人形机器人批量化落地,空心杯电机市场将持续扩大,目前仍以有刷空心杯电机为主,未来无刷电机凭借 更长的使用寿命、更高的转速优势逐渐成为主流。

  目前无框力矩电机在协作机器人等主要应用行业仍然不断 释放需求的情况下,保持着较高增速,预计在此期间复合增长 率将达到 20% 左右,随着经济逐步复苏,工业制造业、服务业 等领域的自动化替代需求进一步释放,机器人行业将加速发展, 人形机器人批量化落地也将促进这一产品市场实现更快速的增 长。凭借优秀的性价比优势,在精密减速机、六维力传感器、丝杠、 空心杯电机、无框力矩电机等产品线,国产化率将有望不断升高, 全力支持中国人形机器人行业发展。

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  上海归墟电子科技有限公司总经理 张永攀

  归墟机器人总经理张永攀:具身智能服务机器人五大产业 要素构成包括:具身、智能、服务、机器、人。具身从任务级、 技能级、动作级、基元级向伺服级不断进化,是智身 + 替身 + 变身 + 有情身的综合体;智能基于感应、语义、听觉、视觉、运动、 意识智能、核心算法、大数据种子库,在强化学习、模仿学习 等过程不断实现;服务则意味着政务、银行、酒店、党建、体育、 医疗、展馆、社区、社区、配送、教育等持续裂变的场景应用。 在机器方面,具备头 / 面部运动、躯干运动、下肢运动等运动 能力,沿着四肢 + 轮步结合 / 纯步态的进化步骤演进。人性化 方面,应具备交友、工作、学习等社会化属性, 以及情绪、感知、 表达、分析、个性化等成长等人性化属性。

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  深圳市雷赛智能控制股份有限公司行业总工 王健

  雷赛智能行业总工王健:人形机器人开发目前主要面对的 挑战包括行走平稳、高精准行走;灵巧抓取、手眼协调操作; 多机联动,性能强劲等,为此,雷赛智能针对这一特定领域的 应用需求,开发出高密度、稳运行、低升温、高可靠性的无框 力矩电机 FM1 系列,主打短小轻薄,动力强劲,从 8 个维度设 计产品满足不同客户群体需求;以及高效率、低能耗、高响应、 高转矩的空心杯电机系列(标准型 EC 系列、高转速 ECH 系列、

  大转矩 ECT 系列)。此外,雷赛智能还推出了专门的人形机器 人微型伺服驱动器系列,可分别适配无框力矩电机的 CD 系列 和适配空心杯电机的 LD3Min 系列,具有结构小巧、易用高效、 控制更柔顺、更精准、安全可靠等特点, 主要应用于协作机器人、 人形机器人、四足机器人、医疗机器人等行业。

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  深圳市同川科技有限公司总经理 沈晓龙

  同川科技总经理沈晓龙:人形机器人作为仿生机器人的一 类,且需要与人类协同工作和共存, 因此对安全和交互以及环 境影响方面都有极高要求, 同时也延申到对各关节传动都有共 性的追求,如:高功率密度、高效率、高可靠性、低温升、低 噪音、低成本。人形机器人对于上肢的运动精度有较高的要求, 在一项加州州立大学的研究中,对上肢的关节参数做了一些设 定,并且推荐使用一种特殊设计过的谐波减速器作为传动解决 方案。根据对比分析,谐波减速器在功率密度和精度方面有着 非常优异的表现,对于人形器人的上肢部分(颈部,肩关节, 肘关节,指关节)是非常理想的选择;但同时,谐波减速器在 可靠性、效率、成本等方面又存在一定的短板。在谐波减速器 可靠性、效率、成本优化等提升方面,同川精密采用离合器断 开输出防止柔轮扭曲或断裂失效、使用新型工艺降低齿面的摩 擦力、采用树脂材料等替代等相应的解决方案进行产品优化。

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  广东奥普特科技股份有限公司技术总监 何翔

  奥普特科技技术总监何翔:何翔详细介绍 OPT 视觉系统、 工控机、工业相机、镜头、光源、3D 传感器、运控等重点产品 线的最新开发动向, 目前 OPT 可提供视觉软件、视觉硬件系统 以及多种服务,最新发布的 DeepVision3 集成了视觉基础大模 型,在提升模型鲁棒性的同时,极大地缩短了训练验证到部署 的周期,标注交互、各类功能任务操作更便捷,解决了深度学 习在工业生产落地的“痛点”。在机器视觉技术与机械手的结合 应用中,OPT 开发的视觉产品和解决方案已在汽车生产的前挡 玻璃定位、车身漆面检测、玻璃胶路检测等生产场景,以及物 流行业的抓取姿态引导等工序环节中得到了成功应用。

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  广东海洋大学高工 丁宏钰

  广东海洋大学高工丁宏钰: 自 1969 年起,早稻田大学开 始研发人形机器人原型,目前特斯拉、波士顿动力、敏捷公司、 傅里叶、智元远征、优先选、宇树科技等都是较为活跃的人形 机器人开发厂商。

  在人形机器人发展方面有以下几方面的趋势,一是国家战 略和资本市场的驱动下,人形机器人行业将出现百花齐放,百 家争鸣的局面;二是 Chat GPT、SORA、大模型、强化学习、 具身智能等 AI 技术的发展,加速了人形机器人的产业落地;三 是在不久的将来,人形机器人终会走进人类生活。

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