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的重要发展趋势,能够在一定程度上帮助人类释放所有低端劳动力。但想要实现这一点,灵活性必不可少,尤其是手部的灵活性,是决定机器人能完成哪些劳动的关键。这就是机器人灵巧手,是人形机器人上的关键零部件。
目前国内有多家企业已经具备了相关核心技术与产业化能力,近期,兆威机电更是展出了自己的机器人灵巧手,让业内外一探当前机器人灵巧手技术的发展程度。
20世纪70年代,对机器人灵巧手的研究便慢慢的开始。不过早期的灵巧手更多是采用腱绳驱动系统与电机驱动。不过随着产业的发展,尤其是人形机器人技术的替身,需要在一个人形机械臂上进行灵巧的操作。
这就需要灵巧手的重量控制在一个合理的范围内,因此对于灵巧手的结构材料,以及驱动器的功率密度都有着极高的要求。与此同时,从运动学角度来看,要让灵巧手满足指关节运动时可以产生任意运动,而固定时可以限制物体的运动,就需要灵巧手至少要有3个手指和9个自由度。
在今年5月份,兆威机电便申请了一项名为“灵巧手控制管理系统、方法、灵巧手及机器人”的专利,该专利提供一种灵巧手控制管理系统、方法、灵巧手及机器人,涉及灵巧手领域,主要是降低了灵巧手的控制成本。
同时,兆威机电在微机电传动领域拥有6-24mm的空心杯电机的核心技术和8mm的微型,这些技术特点使得其灵巧手产品在市场上具有更强的竞争力。
从此次兆威机电所发布的机器人五指灵巧手来看,具备其独创的单关节驱动技术,整手配备了17个自由度,以及15个关节,后续可扩展至20自由度以上。其中,单个关节拥有3个及以上的自由度。该设计解决了现有灵巧手在可靠性、灵巧性、智能性等方面的不足,能适应工业生产、特种作业、生活服务等复杂操作环境。
并且兆威机电采用基于Arm框架,最大可达到600MHz驱动芯片,来驱动整个灵巧手。据介绍,灵巧手内只通过一块控制板就能轻松实现对所有关节的控制,而这款板子在设计时便耗费了超过80天的时间。
兆威机电首席电控专家陈毅东曾表示,灵巧手的自由度并非越多越好,例如简单的抓取任务可能只需要少数几个自由度就能完成。增加自由度会增加机械设计和控制管理系统的复杂性,这可能会引起系统更难设计、构建和维护。而通过标准化、模块化的产品设计理念,让这款灵巧手寿命大于10年。
未来兆威机电将在灵巧手中集成最符合人体工学的电子皮肤,让灵巧手更像人类。同时兆威机电还与中国科学院深圳先进技术研究院达成深度合作,双方成立了“灵巧手智能系统联合实验室”,专注于具备自主学习能力的灵巧手智能系统研发,未来将让灵巧手也具备思考能力,实现更智能化的操控。
人形机器人灵巧手作为人形机器人与外界交互的重要媒介,在机器人学领域属于末端执行器的范畴,对提高机器人的柔性和易用性有着很重要的作用。随着人形机器人的发展,灵巧手的需求也在不断增长。
据中商产业研究院分析师预测,2024年全球机器人灵巧手市场容量将达 76.01 万只,市场规模将达17.06亿美元,2030年全球机器人灵巧手市场规模将突破30亿美元。
头豹研究院预测,保守情况下,2030年全球人形机器人灵巧手市场规模为320.6亿元,年复合增长率为81.2%,乐观情况下达879.7亿元,年复合增长率为109.3%。
从成本来看,有机构报告数据显示,目前单只人形机器人灵巧手成本约为2.8万元,随着产业成熟后,成本有望降低至1.5万元。因此推测到2030年人形机器人灵巧手全球市场空间约568亿元,2023-2030年市场空间复合增速约35%。
Markets and Markets的报告则预测人形机器人市场规模将从2023年的18亿美元增长到2028年的138亿美元。参考特斯拉Optimus量产目标售价2万美元,预测2028年人形机器人的销售量为69万个,灵巧手销售量为138万只,假设到2028年灵巧手的价格降幅为60%,即从5万元/只降为2万元/只,那么2028年人形机器人产业将为灵巧手带来276亿元的市场。
此外,随着全球人口老龄化的加剧和劳动力成本的上升,对于人形机器人灵巧手的需求将持续增长。尤其是在医疗、工业、服务等领域,灵巧手将发挥逐渐重要的作用。
另一方面,随着时下人们生活水平的提高和消费观念的转变,对于智能化、个性化的服务需求也将持续不断的增加,为人形机器人灵巧手行业带来更大的市场空间。同时,技术创新推动产业升级,未来,随技术的不停地改进革新和突破,人形机器人灵巧手将实现更高效、智能、安全的操作。
灵巧手作为人形机器人与环境交互的末端执行器,模仿了人手的结构和功能,能够灵活地操作物体和抓取物品。这种灵活性和操作能力对于人形机器人来说至关重要,此次兆威机电发布的灵巧手,以更高的自由度,可以越来越好的完成复杂的工作。未来还将引入深度学习、强化学习等先进的技术,让灵巧手将具备更强的自主学习和适应能力,加速推动人形机器人的商业化落地和有关技术的创新和行业发展。
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