未來已來! 2024 傳動網 & ITES深圳工業展, 把握人形機器人產業鏈新機遇論壇圓滿舉行
文:編輯部2024年第1期
3 月 28 日,”未來已來,人形機器人產業鏈新機遇“論壇在 2024 ITES 深圳工業展首日舉行。本次論壇聚集人形機器人上下游產業 鏈,共同探討新機遇,并同時發布中國人形機器人產業白皮書。
深圳市機器人協會秘書長畢亞雷:深圳市機器人協會與傳動網平臺之間的合作已久,作為下游產業鏈集成商的行業協會,深圳市機 器人協會目前已擁有 700 多家會員單位。從發展歷史來看,深圳機器人協會最初的會員脫胎于深圳 3C 電子行業,服務于電子組裝與生產線市場,在連續參加 15 年深圳高交會的過程中,協會不斷吸 引與挖掘 3C 電子行業機器人設計與創新集成廠家參與到這一平 臺中來。
深圳市機器人協會秘書長 畢亞雷
當前,人形機器人的發展已成為市場的一個熱點,實際上, 人形機器人并不僅僅因為與人類長得像而受到關注,而是在具 體落地環節中執行的效果最高,因此,在人形機器人發展風潮 來臨之時,需要不斷尋找應用場景的實際落地,更重要的是, 未來基于 AI 人工智能技術所帶來的思考與決策、高靈敏感知度 的傳感器、配合精密減速機、絲桿、空心杯電機、無框力矩電 機等核心零部件等所帶來的發展機遇,都會令整個人形機器人 產業鏈的上下游企業在創新大潮中沖浪愉快。
清能德創電氣技術(北京)有限公司市場部總監 李星霖
清能德創市場部總監李星霖:雙足人形機器人最容易適配 到人類的現有生活環境,從而從事更為通用的工作,尤其是服 務業。從運動控制技術的角度來看,人形機器人的未來發展需 要更為強大的關節執行器,這就要求包括高精密諧波減速機、 無框力矩電機、位置傳感器、伺服驅動器在內的機器人關節執 行器要達到高爆發、高動態、高效率、低能耗等性能。
在伺服驅動器部分,提高其功率密度是重中之重,可以通 過利用新型寬禁帶功率器件的特點和優勢(更快的開關頻率、更強的耐溫能力、更高的能源效率、更少的無源器件等) ,以 及開發高響應控制算法和智能柔性伺服控制等方式來實現。同 時,提升伺服電機的扭矩密度也是關鍵之一,例如,優化定轉 子拓普結構,提高電機磁阻轉矩;采用新型材料,提高電機的 整體熱導率;降低轉矩波動,減少齒槽效應等等
哈爾濱工業大學機器人研究所 副所長、博士 / 教授 付宜利
哈工大機器人研究所付宜利教授:機器人是制造業皇冠頂 端的“明珠”,其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和 高端制造業水平的重要標志,全球主要發達國家近年來紛紛加 強對人形機器人設計研發,并上升到國家戰略層面。從目前國 內外技術流派來看,人形機器人的動力技術發展主要分為液壓 驅動與電機驅動兩大類。液壓系統動力的產生、傳遞與轉化與 人體能量傳遞路徑高度相似,更有利于仿人液壓動力的集中產 生,也更利于機器人的高級防護設計,在特種環境中的應用更 具潛力。
經過 10 年的持續迭代研究,哈工大機器人技術與系統全 國重點實驗室團隊研發出多款高集成度高性能的電液仿人機器 人,包括國內第一款液壓輪腿仿人機器人、第一款液壓雙足仿 人機器人等,研制具有哈工大特色的“跳得高、跑得快、操作巧” 的人形機器人,在機器人液壓驅動與動力技術方面取得了長足 的進步。哈工大研究團隊的重點目標是對標國內外人形機器人 先進指標,特別是在液壓人形機器人研究方面,將圍繞一系列 關鍵技術,如:輕量化高強度機器人設計與制造、高功率密度 液壓驅動機載動力源、動態非結構環境智能感知、人形機器人 高機動智能穩定控制、面向復雜任務智能操作、基于智能決策 協同作業等等,全力促進機器人具有高環境適應、高機動運動、高靈巧操作等能力。
睿工業機器人事業部總經理 朱仕水
睿工業機器人事業部總經理朱仕水:朱仕水在論壇現場發 布了《2024 年人形機器人產業鏈白皮書》,并分析了目前人形
機器人市場和核心零部件發展狀況。預計人形機器人的市場發 展將分為兩個階段,第一階段是到 2023-2026 年,人形機器人 軟硬件、集成等技術仍不成熟,該階段仍以小批量測試為主, 眾多廠商進入,但實際出貨量不超過千臺;第二階段是 2027- 2030 年,人形機器人技術初步成熟化,將率先在工業裝配、特 種行業(消防等) 、醫療、養老等行業得到應用,出貨量將快 速提升,樂觀估計,到 2030 年全球人形機器人出貨量將接近 20 萬臺,市場規模超千億元,通用型人形機器人的發展還需要 經歷很長一段時間。
人形機器人是“自動”與“自主”高度融合的產物,其發展 路徑將經歷多個階段,由“機構層”向“決策層”演進。運動控 制模塊占到人形機器人物料成本的 30-40% 左右,是中國產業 鏈機遇明確的環節,運動控制核心零部件的發展趨勢包括: 目 前應用在人形機器人中的減速機基本鎖定在精密行星減速器、 RV 減速機和諧波減速機中,隨著人形機器人將迎來批量化落地, 預計諧波減速機市場規模到 2030 年將超過 100 億元;行星減 速機市場較為成熟,隨著人形機器人發展,高精密行星減速機 在人形機器人上的應用數量將快速上升;從行業看工業機器人 仍然是 RV 減速機的主要下游行業,預計未來人形機器人的發 展將為 RV 減速機帶來新的一波增量。
六維力傳感器能夠同時測量三維空間坐標系(Oxyz)內的 三個力(Fx、Fy、Fz)和三個力矩(Mx、My、Mz),具備更 高的測量精度。目前六維力傳感器主要應用于工業自動化領域, 但長遠來看人形機器人量產是六維力傳感器的最大增長來源。 滾珠絲杠是目前銷售額較大的一類絲杠產品,成本下降后可部 分替代梯形絲杠;行星滾柱絲杠的下游行業多為高精尖行業, 需求還未充分發揮,同時技術壁壘較高,需要較長時間才能得 到廣泛應用。隨著人形機器人批量化落地,空心杯電機市場將持續擴大,目前仍以有刷空心杯電機為主,未來無刷電機憑借 更長的使用壽命、更高的轉速優勢逐漸成為主流。
目前無框力矩電機在協作機器人等主要應用行業仍然不斷 釋放需求的情況下,保持著較高增速,預計在此期間復合增長 率將達到 20% 左右,隨著經濟逐步復蘇,工業制造業、服務業 等領域的自動化替代需求進一步釋放,機器人行業將加速發展, 人形機器人批量化落地也將促進這一產品市場實現更快速的增 長。憑借優秀的性價比優勢,在精密減速機、六維力傳感器、絲杠、 空心杯電機、無框力矩電機等產品線,國產化率將有望不斷升高, 全力支持中國人形機器人行業發展。
上海歸墟電子科技有限公司總經理 張永攀
歸墟機器人總經理張永攀:具身智能服務機器人五大產業 要素構成包括:具身、智能、服務、機器、人。具身從任務級、 技能級、動作級、基元級向伺服級不斷進化,是智身 + 替身 + 變身 + 有情身的綜合體;智能基于感應、語義、聽覺、視覺、運動、 意識智能、核心算法、大數據種子庫,在強化學習、模仿學習 等過程不斷實現;服務則意味著政務、銀行、酒店、黨建、體育、 醫療、展館、社區、社區、配送、教育等持續裂變的場景應用。 在機器方面,具備頭 / 面部運動、軀干運動、下肢運動等運動 能力,沿著四肢 + 輪步結合 / 純步態的進化步驟演進。人性化 方面,應具備交友、工作、學習等社會化屬性, 以及情緒、感知、 表達、分析、個性化等成長等人性化屬性。
深圳市雷賽智能控制股份有限公司行業總工 王健
雷賽智能行業總工王健:人形機器人開發目前主要面對的 挑戰包括行走平穩、高精準行走;靈巧抓取、手眼協調操作; 多機聯動,性能強勁等,為此,雷賽智能針對這一特定領域的 應用需求,開發出高密度、穩運行、低升溫、高可靠性的無框 力矩電機 FM1 系列,主打短小輕薄,動力強勁,從 8 個維度設 計產品滿足不同客戶群體需求;以及高效率、低能耗、高響應、 高轉矩的空心杯電機系列(標準型 EC 系列、高轉速 ECH 系列、
大轉矩 ECT 系列)。此外,雷賽智能還推出了專門的人形機器 人微型伺服驅動器系列,可分別適配無框力矩電機的 CD 系列 和適配空心杯電機的 LD3Min 系列,具有結構小巧、易用高效、 控制更柔順、更精準、安全可靠等特點, 主要應用于協作機器人、 人形機器人、四足機器人、醫療機器人等行業。
深圳市同川科技有限公司總經理 沈曉龍
同川科技總經理沈曉龍:人形機器人作為仿生機器人的一 類,且需要與人類協同工作和共存, 因此對安全和交互以及環 境影響方面都有極高要求, 同時也延申到對各關節傳動都有共 性的追求,如:高功率密度、高效率、高可靠性、低溫升、低 噪音、低成本。人形機器人對于上肢的運動精度有較高的要求, 在一項加州州立大學的研究中,對上肢的關節參數做了一些設 定,并且推薦使用一種特殊設計過的諧波減速器作為傳動解決 方案。根據對比分析,諧波減速器在功率密度和精度方面有著 非常優異的表現,對于人形器人的上肢部分(頸部,肩關節, 肘關節,指關節)是非常理想的選擇;但同時,諧波減速器在 可靠性、效率、成本等方面又存在一定的短板。在諧波減速器 可靠性、效率、成本優化等提升方面,同川精密采用離合器斷 開輸出防止柔輪扭曲或斷裂失效、使用新型工藝降低齒面的摩 擦力、采用樹脂材料等替代等相應的解決方案進行產品優化。
廣東奧普特科技股份有限公司技術總監 何翔
奧普特科技技術總監何翔:何翔詳細介紹 OPT 視覺系統、 工控機、工業相機、鏡頭、光源、3D 傳感器、運控等重點產品 線的最新開發動向, 目前 OPT 可提供視覺軟件、視覺硬件系統 以及多種服務,最新發布的 DeepVision3 集成了視覺基礎大模 型,在提升模型魯棒性的同時,極大地縮短了訓練驗證到部署 的周期,標注交互、各類功能任務操作更便捷,解決了深度學 習在工業生產落地的“痛點”。在機器視覺技術與機械手的結合 應用中,OPT 開發的視覺產品和解決方案已在汽車生產的前擋 玻璃定位、車身漆面檢測、玻璃膠路檢測等生產場景,以及物 流行業的抓取姿態引導等工序環節中得到了成功應用。
廣東海洋大學高工 丁宏鈺
廣東海洋大學高工丁宏鈺: 自 1969 年起,早稻田大學開 始研發人形機器人原型,目前特斯拉、波士頓動力、敏捷公司、 傅里葉、智元遠征、優先選、宇樹科技等都是較為活躍的人形 機器人開發廠商。
在人形機器人發展方面有以下幾方面的趨勢,一是國家戰 略和資本市場的驅動下,人形機器人行業將出現百花齊放,百 家爭鳴的局面;二是 Chat GPT、SORA、大模型、強化學習、 具身智能等 AI 技術的發展,加速了人形機器人的產業落地;三 是在不久的將來,人形機器人終會走進人類生活。
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