未来已来! 把握人形机器人产业链新机遇

文:传动网2024年第二期

  3月28日,“未来已来!把握人形机器人产业链新机遇”技术发展论坛在2024 ITES深圳工业展首日隆重举行,本次论坛聚集了人形机器人产业链上下游的多家代表性企业,共同探讨发展新机遇,并同时发布了《2024年中国人形机器人产业白皮书》。

人形机器人

  论坛伊始,深圳市机器人协会秘书长毕亚雷首先致辞,他表示,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。

  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。

  清能德创电气技术(北京)有限公司市场部总监李星霖表示,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。

人形机器人

  哈尔滨工业大学机器人研究所副所长付宜利博士/教授介绍道,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,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,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。

  睿工业机器人事业部总经理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

  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。

  归墟机器人总经理张永攀介绍,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。

  深圳市雷赛智能控制股份有限公司行业总工王健表示,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。

  深圳市同川科技有限公司总经理沈晓龙介绍道,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。

人形机器人

  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。

  广东奥普特科技股份有限公司技术总监何翔详细介绍了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。

  广东海洋大学高工丁宏钰表示,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。

中传动网版权与免责声明:

凡本网注明[来源:中国传动网]的所有文字、图片、音视和视频文件,版权均为中国传动网(www.chuandong.com)独家所有。如需转载请与0755-82949061联系。任何媒体、网站或个人转载使用时须注明来源“中国传动网”,违反者本网将追究其法律责任。

本网转载并注明其他来源的稿件,均来自互联网或业内投稿人士,版权属于原版权人。转载请保留稿件来源及作者,禁止擅自篡改,违者自负版权法律责任。

如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

伺服与运动控制

关注伺服与运动控制公众号获取更多资讯

直驱与传动

关注直驱与传动公众号获取更多资讯

中国传动网

关注中国传动网公众号获取更多资讯

热搜词
  • 运动控制
  • 伺服系统
  • 机器视觉
  • 机械传动
  • 编码器
  • 直驱系统
  • 工业电源
  • 电力电子
  • 工业互联
  • 高压变频器
  • 中低压变频器
  • 传感器
  • 人机界面
  • PLC
  • 电气联接
  • 工业机器人
  • 低压电器
  • 机柜
回顶部
点赞 0
取消 0
往期杂志
  • 2024年第三期

    2024年第三期

    伺服与运动控制

    2024年第三期

  • 2024年第一期

    2024年第一期

    伺服与运动控制

    2024年第一期

  • 2023年第六期

    2023年第六期

    伺服与运动控制

    2023年第六期

  • 2023年第五期

    2023年第五期

    伺服与运动控制

    2023年第五期

  • 2023年第四期

    2023年第四期

    伺服与运动控制

    2023年第四期