電子發(fā)燒友網報道（文/黃山明）人形機器人是未來科技的重要發(fā)展方向，可以幫助人類釋放所有低端勞動力。但想要實現這一點，靈活性必不可少，尤其是手部的靈活性，是決定機器人可以完成哪些勞動的關鍵。這就是機器人靈巧手，是人形機器人上的關鍵零部件。

目前國內有多家企業(yè)已經具備了相關核心技術與產業(yè)化能力，近期，兆威機電更是展出了自己的機器人靈巧手，讓業(yè)內外一探當前機器人靈巧手技術的發(fā)展程度。

兆威機電發(fā)展多自由度靈巧手

20世紀70年代，對機器人靈巧手的研究便已經開始。不過早期的靈巧手更多是采用腱繩驅動系統(tǒng)與電機驅動。不過隨著產業(yè)的發(fā)展，尤其是人形機器人技術的替身，需要在一個人形機械臂上進行靈巧的操作。

這就需要靈巧手的重量控制在一個合理的范圍內，因此對于靈巧手的結構材料，以及驅動器的功率密度都有著極高的要求。與此同時，從運動學角度來看，要讓靈巧手滿足指關節(jié)運動時可以產生任意運動，而固定時可以限制物體的運動，就需要靈巧手至少要有3個手指和9個自由度。

在今年5月份，兆威機電便申請了一項名為“靈巧手控制系統(tǒng)、方法、靈巧手及機器人”的專利，該專利提供一種靈巧手控制系統(tǒng)、方法、靈巧手及機器人，涉及靈巧手領域，主要是降低了靈巧手的控制成本。

同時，兆威機電在微機電傳動領域擁有6-24mm的空心杯電機的核心技術和8mm的微型步進電機產品，這些技術特點使得其靈巧手產品在市場上具有更強的競爭力。



從此次兆威機電所發(fā)布的機器人五指靈巧手來看，具備其獨創(chuàng)的單關節(jié)驅動技術，整手配備了17個自由度，以及15個關節(jié)，后續(xù)可擴展至20自由度以上。其中，單個關節(jié)擁有3個及以上的自由度。該設計解決了現有靈巧手在可靠性、靈巧性、智能性等方面的不足，能夠適應工業(yè)生產、特種作業(yè)、生活服務等復雜操作環(huán)境。



并且兆威機電采用基于Arm框架，最大可達到600MHz驅動芯片，來驅動整個靈巧手。據介紹，靈巧手內只通過一塊控制板就可以實現對所有關節(jié)的控制，而這款板子在設計時便耗費了超過80天的時間。



兆威機電首席電控專家陳毅東曾表示，靈巧手的自由度并非越多越好，例如簡單的抓取任務可能只需要少數幾個自由度就能完成。增加自由度會增加機械設計和控制系統(tǒng)的復雜性，這可能導致系統(tǒng)更難設計、構建和維護。而通過標準化、模塊化的產品設計理念，讓這款靈巧手壽命大于10年。



未來兆威機電將在靈巧手中集成最符合人體工學的電子皮膚，讓靈巧手更像人類。同時兆威機電還與中國科學院深圳先進技術研究院達成深度合作，雙方成立了“靈巧手智能系統(tǒng)聯合實驗室”，專注于具備自主學習能力的靈巧手智能系統(tǒng)研發(fā)，未來將讓靈巧手也具備思考能力，實現更智能化的操控。

靈巧手市場規(guī)模巨大，成人形機器人技術突破的關鍵

人形機器人靈巧手作為人形機器人與外界交互的重要媒介，在機器人學領域屬于末端執(zhí)行器的范疇，對提高機器人的柔性和易用性有著極為重要的作用。隨著人形機器人的發(fā)展，靈巧手的需求也在不斷增長。

根據Statista的預測數據，全球機器人靈巧手市場規(guī)模將由2021年的11.6億美元增長至2030年的30.35億美元，2022-2030年間CAGR為10.9%。同時，全球機器人靈巧手市場容量將由2021年的50.75萬只增長到2030年的141.21萬只，2022-2030年間CAGR為11.7%。

據中商產業(yè)研究院分析師預測，2024年全球機器人靈巧手市場容量將達 76.01 萬只，市場規(guī)模將達17.06億美元，2030年全球機器人靈巧手市場規(guī)模將突破30億美元。

頭豹研究院預測，保守情況下，2030年全球人形機器人靈巧手市場規(guī)模為320.6億元，年復合增長率為81.2%，樂觀情況下達879.7億元，年復合增長率為109.3%。

從成本來看，有機構報告顯示，目前單只人形機器人靈巧手成本約為2.8萬元，隨著產業(yè)成熟后，成本有望降低至1.5萬元。因此推測到2030年人形機器人靈巧手全球市場空間約568億元，2023-2030年市場空間復合增速約35%。

Markets and Markets的報告則預測人形機器人市場規(guī)模將從2023年的18億美元增長到2028年的138億美元。參考特斯拉Optimus量產目標售價2萬美元，預測2028年人形機器人的銷售量為69萬個，靈巧手銷售量為138萬只，假設到2028年靈巧手的價格降幅為60%，即從5萬元/只降為2萬元/只，那么2028年人形機器人產業(yè)將為靈巧手帶來276億元的市場。

此外，隨著全球人口老齡化的加劇和勞動力成本的上升，對于人形機器人靈巧手的需求將持續(xù)增長。特別是在醫(yī)療、工業(yè)、服務等領域，靈巧手將發(fā)揮越來越重要的作用。

另一方面，隨著人們生活水平的提高和消費觀念的轉變，對于智能化、個性化的服務需求也將不斷增加，為人形機器人靈巧手行業(yè)帶來更大的市場空間。同時，技術創(chuàng)新推動產業(yè)升級，未來，隨著技術的不斷創(chuàng)新和突破，人形機器人靈巧手將實現更加高效、智能、安全的操作。

總結

靈巧手作為人形機器人與環(huán)境交互的末端執(zhí)行器，模仿了人手的結構和功能，能夠靈活地操作物體和抓取物品。這種靈活性和操作能力對于人形機器人來說至關重要，此次兆威機電發(fā)布的靈巧手，以更高的自由度，可以更好的完成復雜的工作。未來還將引入深度學習、強化學習等先進技術，讓靈巧手將具備更強的自主學習和適應能力，加速推動人形機器人的商業(yè)化落地和相關技術的創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展。

活動推薦

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