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機械臂+靈巧手當前能夠完成哪些工作?

來源:長江證券      編輯:創澤      時間:2025/6/21      主題:其他   [加盟]

機械臂和靈巧手的協同配合本質上是人形機器人的上肢能力體現。比起對復雜場景的操作要求,當前人形機器人上肢“手眼腦”協同已經可以實現一些簡單的垂類場景的應用。 以智元機器人為例,今年4月公司宣布與國外D尖具身智能公司 Physical Intelligence (Pi) 攜手,雙方圍繞動態環境下的長周期復雜任務,在具身智能領域展開深度技術合 作。從公布的合作演示來看,展示了多個腦手眼協同的落地場景:

1)機器人保持動作柔順性與位姿穩定性,雙手靈巧配合,可以完成具有生物運動特征的圍巾佩戴任務,先模型通過觀察鏡子中圍巾和頭的相對位置,完成圍巾的初始佩戴, 然后根據兩側的長度比例,左手準確的握住需要調整的一端,將其拉到適當的位置,然 后右手接過左手遞過來的圍巾執行“圍”的螺旋纏繞動作。

2)視覺+觸覺下,靈巧手準確執行酒杯和酒瓶的抓握,雙臂+雙手協同完成倒酒操作。 同樣在家用場景中,智元機器人可實現一手將日用品放入被另一只手提著的手提袋內, 協同效應較好;同時,揀取桌面不同位置的垃圾并置于垃圾桶中。

瑞士LokiRobotics通過輪式+單機械臂及夾爪實現對日常保潔工作的覆蓋,包括在室內場景巡航,針對衛生間、餐桌等場景的保潔操作(夾爪可以換取不同清潔工具)以及歸置揀選垃圾等操作。LokiRobotcs近期在X平臺發布在衛生間、客廳等場景連續進行 清潔操作的視頻,表明其“手眼腦”協同能力能夠實現長時間、多場景的任務規劃及保 潔操作,或在保潔垂類應用場景具備一定泛化能力。其中,輪式機器人本體上方有視覺 模組,不僅可以進行機械臂操作的準確定位,提供機械臂/央爪位置信息和運動軌跡,還 能夠跟蹤判斷物體清潔情況及為遠程操作提供視覺基礎。



  



產品智能化升級+充分降本是人形機器人廣泛商業化應用的關鍵問題

大規模應用場景不足,應用場景直接影響機器人需求的剛性程度;人形機器人機構復雜,制造成本高昂,成本控制有賴于大規模生產的基礎及多方位的技術

具身智能運行框架:交叉學科發展,包含具身感知、具身想象、具身執行

具身智能包含具身感知、具身想象和具身執行三個模塊,各學科相對成熟的積累為具身智能進一步發展提供基礎,通過多模型訓練,在多傳感器合作下完成任務執行

離身智能:第一人稱視角,強調感知與理解環境

學習方法:旁觀型學習,實踐性學習;擅長領域:智能中表征與計算的部分,主動式感知,執行物理任務;感知方法:被動接受數據,支持與外界交互

機器人的手指執行器-空心杯電機

人形機器人手指關節需配備更多小型化且能夠輸出較大力的電機,屬于直流永磁伺服電動機的空心杯電機完美契合人形機器人對應手指關節輕量化,高精度等需求;

不同類型的行星滾柱絲杠結構

標準式行星滾柱絲杠是將螺旋運動和行星運動結合在一起,行星滾柱絲杠具有承載能力強,剛度大,精度高,耐磨損,耐沖擊和壽命長等特點

絲杠與導軌配套使用,實現支撐與機器人轉向

滾動絲杠可分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類,傳動效率較高;導軌與絲杠成套運行,導軌用于實現支撐和導向,導軌種類包括滑動導軌,滾動導軌,靜壓導軌等

智能機器人的重要核心零部件-諧波減速器

減速器是常用作原動件與工作件之間的減速傳動裝置,諧波減速器具有體積小,重量輕的優點,因此是智能服務人形機器人的優質選擇

準直驅電機-大承重關節更優選擇

在部分承 力較大的關節我們認為大扭矩直驅電機也是不錯的選擇,開發者多采用準直驅電機+低減速比減速器組合來折中

伺服電機-機器人關節的驅動裝置

伺服電機是執行機構,可將電壓信號轉化為電機的轉矩和轉速,用來控制伺服電機,指令裝置則是發脈沖或者給速度用于配合驅動器正常工作的

機器人配件-3D視覺傳感器

雙目相機法是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像;結構光法通常采用特定波長的不可見的紅外激光作為光源

智能機器人Optimus的靈巧手掌采用空心杯電機+力傳感器的方案

智能機器人Optimus手掌采用空心杯電機+微型行星齒輪箱+繩驅+蝸輪蝸桿+力傳感器的方案,一只手掌擁有 6(×2)個執行器,11 個自由度,負荷20磅

特斯拉人形機器人 Optimus 的驅動方案分析

基于無框力矩電機+編碼器+行星滾柱絲杠+力傳感器+深溝球軸承+四點接觸軸承的線性執行器,通過進行共性研究減少使用驅動器的種類
 
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