汽车产线车间,机器人员工自主走到指定位置,连续搬起二十公斤的重物步履轻盈,伸长胳膊持续分拣不同品种的螺丝信手拈来,这样的场景正在走向现实。
“能搬运、会走路的‘最强打工人’一整套的丝滑操作,离不开强有力的关节。”12日,在洪山区智动力科技公司,创始人向馗告诉记者,公司团队在机器人市场几经“换道”,目前研发的直线和旋转关节模组可装配于工业人形机器人的四肢和腰胯,系列产品已供给“人形机器人第一股”优必选子公司UQI优奇。
2017年,有着20余年机器人相关研究经历的向馗与正在武汉理工大学念EMBA的一位企业家共同成立了智动力机器人公司,并开发了一系列当时概念火热的“机器狗”关节模组。
研发人员正在对关节模组进行功能完善和性能测试。栾嘉雯 摄
“因‘机器狗’零部件未标准化、产品没有应用市场,公司当时生产的200套模组躺在仓库吃灰,直接损失将近100万元,样品还未成为产品就在市场遇冷。”向馗说,2021年下半年,智动力重新回到武汉,转向进入比较成熟的移动机器人市场。
“移动机器人讲究工业生产时的可靠性,我们为此走访了全国各地的零部件供应商,研制出了符合客户标准的驱动轮。”向馗回忆,正是这段在车间里“摸爬滚打”的研发经历,让团队积累了丰富的机器人开发和产品落地经验,也由此吸引了人形机器人厂家的主动合作。
2023年,天奇集团找到智动力,希望他们能为其在汽车生产车间内“上岗”的人形机器人提供高性能直线关节模组和旋转关节模组。
“传统工业臂占据空间大,位置固定,无法应对需要移动的搬运任务和更为细致的装配任务,人形机器人在执行高柔性、高协作和复杂流程的任务时表现出色。”向馗介绍,一款人形机器人身上藏着20—30个关节,接近人形本体成本的一半,和人类不一样的是,它们的关节内部集成了电机、减速器、传感器和驱动器四大核心部件。
“驱动器控制电机运动,同时借助减速器增强力量,类似于用橡皮筋缓慢拉动重物。传感器和驱动器则是确保关节动作的精准。”向馗说,这些零部件就像“骨骼”拼图一样,但组装成有机体却并不容易。
机器人关节既需要足够强大,以应对搬运物品、跑步跳跃等高强度动作时受到的反作用力,也不能太大、太沉,导致做起事来不灵巧,过度耗电。向馗笑着说,今年在团队的努力下,人形机器人也在“健身”,进入了减重期。
和纸巾盒大小差不多的方形零部件是智动力在今年初已经升级的第二代关节模组驱动器,体积相比以前缩小了近一半。
研发人员正在对关节模组进行功能完善和性能测试。栾嘉雯 摄
“驱动器里的每个零件,我们都做了损耗评估,以最大限度减少能量损耗,并根据算法综合搭配了最合适的硬件方案。”向馗说,团队也直接跟主攻功率模块封装的企业合作,在硬件上将损耗降到最小,“驱动软件的控制算法同样迭代了很多次”。
“我们的研发团队还参与到了供应链企业的减速器研发当中,共同推出了具有高力矩密度和高功率密度特性的直线关节模组和旋转关节模组,其中一款直线关节模组的峰值推力可高达1吨。”向馗介绍,目前公司产品已供给产业链下游人形机器人本体厂家,未来,各类人形机器人将帮助人类完成繁重且单调的工作。
“目前,公司也正在同步开发控制人形机器人运动的‘小脑’,让四肢不用完全等‘大脑’反馈就能自主完成精密动作。”向馗说。
(栾嘉雯 赵浩宇 张泽君)
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