仿生靈巧手微驅動組件及控制技術

文:文 / 深圳市兆威機電股份有限公司2025年 第1期

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深圳作為中國的創新高地和科技中心,積極響應并探索 具身智能機器人領域的發展,2024 年 1 月,深圳市七屆人大 五次會議強調了深圳將實施戰新產業集群能級提升工程, 滾動 完善提升“20+8”戰略性新興產業集群和未來產業體系,制定 出臺規劃政策 2.0 版,特別提到了培育具身智能機器人、合成 生物、腦科學與腦健康等未來產業新增長點。

  其中仿生靈巧手作為人形機器人核心部件,能夠像人手

  一樣實現多功能任務, 例如抓取、操控、表達等, 是實現人形 機器人實用性的“最后一厘米”。深圳市兆威機電股份有限公 司基于微型驅動領域 20 余年經驗,賦能仿生靈巧手促進智能 機器人產業躍遷。

  一、基于靈巧手的馬達控制方法、裝置、靈 巧手及存儲介質

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  靈巧手作為人形機器人末端執行器,需要具備更多自由 度來實現復雜運動,以達到在真實應用場景中的靈活性。為此, 需要多個馬達控制, 實現復雜運動, 來增加靈巧手的自由度。 然而, 當馬達數量增加之后, 多馬達控制所面臨的通信延遲和 成本高的問題隨之而來。

  兆威機電應用此技術方案,實現了技術上的突破。基于 靈巧手的馬達控制方法、裝置、靈巧手及存儲介質, 通過預設 載波周期數量并根據載波周期數量確定待控制馬達的數量, 從 而實現一個芯片對多個馬達的控制, 節約了硬件成本和縮小了 印制電路板布板的空間, 同時減小了控制器體積。此外, 通過 根據載波周期和預設載波周期對應的載波周期來降低馬達控 制代碼的計算頻率,避免了載波電磁噪聲的污染。

  二、多功能仿生手指及靈巧仿生手

  仿生手的靈活控制,如何實現復雜的抓握動作,如擰螺栓、 抓取物體等, 是攻克靈巧手應用場景, 滿足客戶需求的關鍵。 傳統的仿生手指通過多個電機控制, 指節之間通過繩腱傳動連 接,該方案盡管可以實現抓握, 但是每個指節之前缺乏獨立動 作能力,導致在實際應用中靈活性大打折扣,難以達到真正“人 手”一般的操作。

  為此兆威機電以獨特的結構設計,將相鄰兩個指節轉動 連接,并在兩個指節之間設置線性電機, 利用線性電機驅動相 鄰兩個指節相對轉動, 能夠使指節具備獨立轉動的自由度, 從 而滿足指節獨立動作的需求, 提升仿生靈巧手指的靈巧性和抓 握力。

  此外,在線性電機的本體和輸出端分別通過鉸鏈轉動連 接于相鄰的兩個指節, 相鄰兩個指節之間通過鉸鏈相對轉動,

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  在對應的線性電機的驅動下, 相鄰兩個指節實現彎曲動作或者 伸直動作, 指節利用鉸鏈相互連接, 能夠使相鄰兩個指節能夠 更加靈活地相對轉動, 連接穩定性更強, 避免相鄰兩個指節脫 離。

  三、總結

  隨著人類社會發展,人形機器人在各個領域將發揮重要 作用,而仿生靈巧手作為末端執行器, 也將持續增長, 包括制 造業、醫療康復、服務行業等領域, 都為仿生靈巧手提供廣闊 市場空間。兆威機電以致力于將更前沿技術賦能人形機器人仿 生靈巧手, 進而能夠更好地適應各種復雜環境和任務需求, 為 千行百業,千家萬戶提供全場景服務。


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