近日,花旗全球洞察分析师Rob Garlick和Wenyan Fei指出,预计未来25年,人形机器人市场规模将达到惊人的7万亿美元,人形机器人最有可能取得重大进展的领域之一是家庭服务。

人形机器人是目前最受关注的赛道之一,同时人形机器人也被认为是颠覆未来的新势力。正是巨量的市场规模空间,如今不管是政策、资金还是企业,都有意无意地将资源倾斜向人形机器人领域,因此我国涌现出大批人形机器人制造企业。

国内人形机器人企业有哪些?

据了解全球已经有 140 家人形机器人本体厂商,中国有 70 家,超过了一半。很明显,中国在人形机器人产业链基础方面具备优势,那么我国都有哪些人形机器人企业?

傅利叶智能:傅利叶智能的GR-2,身高1米75,体重63公斤,全身53个自由度,单臂运动负载达3公斤。

优必选:优必选的产品有Walker S、Walker X、Walker、熊猫机器人优悠等。

宇树科技:宇树科技的全人形机器人产品有H1、人形智能体G1,其中H1具备较高的自由度和灵活性、G1具备较高的智能化水平。    

智元机器人:智元机器人的产品有交互服务机器人远征A2,柔性智造机器人远征A2-W,重载特种机器人远征A2-Max等。

乐聚机器人:乐聚的产品有搭载盘古大模型的具身智能机器人“夸父”。

星动纪元科技:星动纪元的人形机器人产品有小星(XBot-S)、小星Max(XBot-L)、星动STAR 1等。

银河通用:银河通用-Galbot G1,身高173cm,臂展为190cm,采用独特的移动双臂和轮式腿设计,实现了全方位的360°移动能力。

开普勒:2024年10月开普勒发布全尺寸通用人形机器人先行者 K2,单手负载能力 15 公斤,可实现8小时不间断续航。

逐际动力科技:其产品有CL1、CL2等,CL-1能切换包括负重深蹲、负重举起等多种运动姿态,完成搬运操作;CL2在行走时双臂自然摆动,与双腿的动作协调一致。

除此之外,国内人形机器人企业还有:加速进化科技、Unix优理奇、帕西尼感知、威迈尔、数字华夏、天链机器人、星尘智能、钛虎机器人、众擎机器人、星海图、松延动力、千寻智能、上海卓益得、清宝机器人、节卡机器人、无锡巨蟹智能、奇瑞汽车、戴盟机器人、大象机器人、追觅、伟景智能、小鹏汽车、达闼科技、北京钢铁侠、纯米科技、中兵智能、大连帝艾斯EX、普渡、动易科技、MagicLab、软通天汇、小米科技等

影响人形机器人发展的核心零部件

人形机器人的发展高度依赖于核心零部件的进步。核心零部件决定了机器人的运动精度、响应速度与交互能力以及人形机器人价格,影响人形机器人的核心零部件有:

行星滚柱丝杠

行星滚柱丝杠是精密传动装置,结合了传统滚珠丝杠和滚珠丝杠的特点,负载能力高、稳定性好。行星滚柱丝杠在关节驱动,比如腿部关节、手臂关节、手指关节,此外还应用在躯干运动和头部运动中。

传感器

传感器是一种检测装置,简单点理解就是,用于感知和响应外界环境变化的设备。在人形机器人中,传感器是机器人感知环境、执行任务和控制自身动作的关键组成部分,主要包括:视觉传感器、触觉传感器、听觉传感器、惯性测量单元、激光雷达、超声波传感器、温度传感器、湿度传感器、化学传感器、力觉传感器等。

其中力矩传感器是实现人形机器人精确控制和安全互动的核心部件之一,特别是六维力传感器。六维力/力矩传感器价格普遍较高,还没有形成明显的规模效应。受限于该领域的高技术壁垒,国产六维力传感器在灵敏度、串扰、抗过载能力,以及维间耦合误差等方面仍存在差距。    

减速器

在人形机器人中,减速器是至关重要的组件之一,其中比较关键的是谐波减速器和行星减速器,目前国产人形机器人多采用谐波+行星减速器方案。

谐波减速器通过柔轮的弹性形变实现传动,柔轮在形变过程中长轴处轮齿与刚轮轮齿槽逐渐啮合,且刚轮齿数比柔轮多两齿,发生错齿运动。一般而言,减速器数量越多,关节越多,机器人的行动越灵活。比如特斯拉人形机器人Optimus,主体部分使用3款共14个旋转关节,对应采用14个谐波减速器。

行星减速器主要由输入轴、行星轮、太阳轮、内齿圈、输出轴和轴承等部分组成,行星减速器相较于普通平行轴减速器具有体积小、重量轻、噪音低、精度高、传动效率高等特点,多用于腿部、髋部等关节,帮助人形机器人执行复杂动作。    

电机

在一个基础人形机器人中,需要大约20-30个电机来控制基本的运动,包括头部的转动、双臂以及双腿的弯曲伸展,复杂一点的人形机器人更是运用了40个左右的电机。

伺服电机是最常用的电机类型之一,无框力矩电机、空心杯电机等都是人形机器人的核心零部件。无框力矩电机是一种结构紧凑、体积小、扭矩高的电机,无框力矩电机结构简单,只包含转子和定子两部分,无轴、轴承、外壳或端盖。而空心杯电机结构紧凑、能量密度高、功率低,和人形机器人机械手需求契合度高。

轴承

轴承扮演着支撑和减少摩擦的角色,轴承的精度直接影响着机器人的运动精度。特斯拉Optimus机器人就使用了约70个轴承,分布在旋转和线性关节处,包括角接触轴承、交叉滚子轴承、四点接触轴承、深沟球轴承等类型的轴承。

结语

2023年国家工信部印发的《人形机器人创新发展指导意见》明确指出,人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。

未来,人形机器人将在各行各业中发挥重要的作用,特别是家庭领域对人形机器人需求旺盛。花旗银行分析师预计,能够完成家务劳动以及照顾老年人的机器人有望迎来快速增长。

 

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