仿生灵巧手微驱动组件及控制技术

文:文 / 深圳市兆威机电股份有限公司2025年 第1期

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深圳作为中国的创新高地和科技中心,积极响应并探索 具身智能机器人领域的发展,2024 年 1 月,深圳市七届人大 五次会议强调了深圳将实施战新产业集群能级提升工程, 滚动 完善提升“20+8”战略性新兴产业集群和未来产业体系,制定 出台规划政策 2.0 版,特别提到了培育具身智能机器人、合成 生物、脑科学与脑健康等未来产业新增长点。

  其中仿生灵巧手作为人形机器人核心部件,能够像人手

  一样实现多功能任务, 例如抓取、操控、表达等, 是实现人形 机器人实用性的“最后一厘米”。深圳市兆威机电股份有限公 司基于微型驱动领域 20 余年经验,赋能仿生灵巧手促进智能 机器人产业跃迁。

  一、基于灵巧手的马达控制方法、装置、灵 巧手及存储介质

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  灵巧手作为人形机器人末端执行器,需要具备更多自由 度来实现复杂运动,以达到在真实应用场景中的灵活性。为此, 需要多个马达控制, 实现复杂运动, 来增加灵巧手的自由度。 然而, 当马达数量增加之后, 多马达控制所面临的通信延迟和 成本高的问题随之而来。

  兆威机电应用此技术方案,实现了技术上的突破。基于 灵巧手的马达控制方法、装置、灵巧手及存储介质, 通过预设 载波周期数量并根据载波周期数量确定待控制马达的数量, 从 而实现一个芯片对多个马达的控制, 节约了硬件成本和缩小了 印制电路板布板的空间, 同时减小了控制器体积。此外, 通过 根据载波周期和预设载波周期对应的载波周期来降低马达控 制代码的计算频率,避免了载波电磁噪声的污染。

  二、多功能仿生手指及灵巧仿生手

  仿生手的灵活控制,如何实现复杂的抓握动作,如拧螺栓、 抓取物体等, 是攻克灵巧手应用场景, 满足客户需求的关键。 传统的仿生手指通过多个电机控制, 指节之间通过绳腱传动连 接,该方案尽管可以实现抓握, 但是每个指节之前缺乏独立动 作能力,导致在实际应用中灵活性大打折扣,难以达到真正“人 手”一般的操作。

  为此兆威机电以独特的结构设计,将相邻两个指节转动 连接,并在两个指节之间设置线性电机, 利用线性电机驱动相 邻两个指节相对转动, 能够使指节具备独立转动的自由度, 从 而满足指节独立动作的需求, 提升仿生灵巧手指的灵巧性和抓 握力。

  此外,在线性电机的本体和输出端分别通过铰链转动连 接于相邻的两个指节, 相邻两个指节之间通过铰链相对转动,

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  在对应的线性电机的驱动下, 相邻两个指节实现弯曲动作或者 伸直动作, 指节利用铰链相互连接, 能够使相邻两个指节能够 更加灵活地相对转动, 连接稳定性更强, 避免相邻两个指节脱 离。

  三、总结

  随着人类社会发展,人形机器人在各个领域将发挥重要 作用,而仿生灵巧手作为末端执行器, 也将持续增长, 包括制 造业、医疗康复、服务行业等领域, 都为仿生灵巧手提供广阔 市场空间。兆威机电以致力于将更前沿技术赋能人形机器人仿 生灵巧手, 进而能够更好地适应各种复杂环境和任务需求, 为 千行百业,千家万户提供全场景服务。


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