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與傳統(tǒng)工業(yè)機器人僅通過簡單的夾爪或者電動執(zhí)行器就能實現(xiàn)某些工藝任務(wù)不同，人形機器人的作業(yè)更為復(fù)雜，靈巧手作為人形機器人執(zhí)行任務(wù)的重要末端執(zhí)行器，因此成為人形機器人區(qū)別于普通機器人的重要標志。

隨著人形機器人快速步入工業(yè)場景探索期，這對于機器人靈巧手的適應(yīng)性、控制算法都提出了新的需求，也有待進一步結(jié)合視覺信息、觸覺信息，并嘗試與人形機械臂進行進一步深度整合以及研究。         

機器人靈巧手的研發(fā)，對于全球企業(yè)而言一直都是不小的挑戰(zhàn)。機器人靈巧手的研發(fā)難點可以簡單分為“靈巧”和“作業(yè)”兩部分。靈巧性難題是由于靈巧手關(guān)節(jié)自由度分布、關(guān)節(jié)數(shù)量要求較高，作業(yè)能力難題則是由于靈巧手需要具備更強的操作負載能力、力位精度、可靠性。但就是這兩項難點，阻擋了全球80%試圖入局的企業(yè)。       

國內(nèi)領(lǐng)先的機器人靈巧手企業(yè)【因時機器人】率先實現(xiàn)了機器人靈巧手的量產(chǎn)，同時機器人大講堂了解到，伴隨著工業(yè)市場人形機器人需求提升，因時機器人也正在研發(fā)新一代產(chǎn)品，新型工業(yè)級靈巧手將在今年下半年發(fā)布。在機器人大講堂的采訪中，因時機器人創(chuàng)始人&CEO蔡穎鵬詳細介紹了當前因時機器人的產(chǎn)品思考與選擇。

核心零部件的秘密          

機器人靈巧手的作業(yè)特性與方案選擇有著直接關(guān)聯(lián)。目前，繩驅(qū)與連桿是當前靈巧手的兩種主流傳動方式，特斯拉采用了腱繩傳動后，也使得這種腱繩+行星減速器/滑動絲杠的組合開始步入更多人的視野。        

但因時機器人認為，繩驅(qū)雖然在業(yè)界已經(jīng)研究了數(shù)十年，其柔韌性、安全性有著相對優(yōu)勢，卻或許并非工業(yè)場景的最優(yōu)解，同時，其還存在一系列問題有待解決。       

就工業(yè)場景需求而言，例如長時間的疲勞使用和大負載工況下，繩驅(qū)傳動的腱繩長度往往會發(fā)生變化，這意味著僅需一個月或短短幾周時間，繩驅(qū)傳動靈巧手就會隨著使用出現(xiàn)一定精度損失。同時，繩驅(qū)傳動內(nèi)部繞線結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這使其整體動作剛性偏弱，負載能力以及效率都不盡如人意。       

基于團隊多年的研發(fā)積累，因時機器人在對比多個主流路線后，新一代產(chǎn)品依然堅持了連桿傳動方案，并正在嘗試將該方案打造成為工業(yè)級人形機器人的主流。 

除了傳動方案之外，工業(yè)級靈巧手的能力還與自由度有著較大關(guān)系。靈巧手的末端手指和自由度數(shù)量到底需要多少，這一直是業(yè)界所爭論的問題。有觀點認為，靈巧手在工業(yè)場景下，其實并不用過多的末端手指，市面上有部分廠商靈巧手采取了兩指夾爪的設(shè)計。也有機構(gòu)提出，在仿人的思路下，工業(yè)靈巧手應(yīng)該開發(fā)盡可能多的多自由度。          

因時機器人CEO蔡穎鵬對機器人大講堂提到，“找到平衡點一直是工業(yè)品的基本準則。”          

因時機器人發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)場景中，人形機器人所要協(xié)助人進行的某些工作，大多是非標場景和動作，因此人形機器人靈巧手在設(shè)計思路上，本身就與工業(yè)機器人夾爪有著較大的區(qū)別。例如人形機器人可能需要拾取異形的零件，或者使用電鉆擰螺絲、膠槍去涂膠，而這些動作就需要人形機器人能夠拾取和使用人類常用的工具，同時完成一些人手才能進行的類似按住按鈕、扳動開關(guān)等動作。這意味著人形機器人靈巧手的手指數(shù)量，必然需要向著人類手指看齊，從而才能更好實現(xiàn)工具的可靠使用。

五個指頭下，那是否就需要做仿人的26個自由度呢？因時機器人認為，過多的自由度其實并無益處。由于機械臂的負載較為固定，機器人靈巧手需要考慮自重、靈活性、負載、精度和成本等多個指標，并進行相對應(yīng)的均衡。更多自由度雖然讓手指更靈活，但實際場景中，需要超多自由度的應(yīng)用場景有限，同時太多自由度會導致傳動機構(gòu)功率分攤較大，從而降低靈巧手的負載能力。

更多關(guān)節(jié)驅(qū)動帶來的另外一個弊端在于，會使得靈巧手的結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，相對可靠度大幅下降，生產(chǎn)成本和維護成本則對應(yīng)上升。五指12個運動關(guān)節(jié)的靈巧手，是當前綜合考慮幾方面因素下更為合適的方案。          

下一代產(chǎn)品解析        

壽命是工業(yè)級產(chǎn)品關(guān)注的另一個重要問題。當前，人形機器人企業(yè)正在深入探索更多工業(yè)場景，優(yōu)必選、智元等多家廠商的機器人產(chǎn)品正走進工廠“實習”，在部分場景中，就需要機器人進行搬運、使用工具操作。這不僅僅對于人形機器人本體的手臂負載提出了較高要求，還要求靈巧手的可靠性、壽命等方面也有相應(yīng)提升。         

在此前，基于工業(yè)品品質(zhì)的打磨，因時靈巧手在壽命上已經(jīng)非常突出，其在售的兩款量產(chǎn)靈巧手在教育、科研、假肢等領(lǐng)域的應(yīng)用上，基本能夠達到10萬次左右的使用壽命，這也是一直以來因時機器人受到許多科研院所和企業(yè)信賴的重要原因。          

在長期對于機器人靈巧手的探索中，因時機器人一直嘗試不斷突破靈巧手的極限。目前在人形機器人產(chǎn)品的工業(yè)場景需求下，因時機器人也找到了全新的產(chǎn)品路徑，并正緊鑼密鼓布局下一代工業(yè)制造專用靈巧手產(chǎn)品，致力于幫助人形機器人企業(yè)產(chǎn)品能夠長時間在工業(yè)服務(wù)類場景使用。              

據(jù)悉，因時下一代產(chǎn)品和樣機預(yù)計今年內(nèi)發(fā)布，而該產(chǎn)品將能夠達到百萬次以上的使用壽命，相較上一代產(chǎn)品提升10倍。因時機器人對機器人大講堂透露，下一代靈巧手主要希望支持人形機器人在工業(yè)場景連續(xù)性作業(yè)，能夠滿足較高節(jié)拍的作業(yè)場景，有著更加優(yōu)秀的工業(yè)級能力表現(xiàn)。這背后正是因時機器人考慮到工業(yè)場景的靈巧手工況較為嚴苛，需要長時間、大負載工作需求而進行的針對性研發(fā)。

除了負載能力和使用壽命的提升外，觸覺傳感也是因時機器人新一代產(chǎn)品重點布局的方向之一。由于人形機器人開始嘗試進行各類場景，需求迭代正在加速進行，增加觸覺之后可以獲取更多數(shù)據(jù)信息幫助機器人進行更智能的決策。特斯拉人形機器人增加觸覺傳感器之后展示了用靈巧手抓取雞蛋的能力，據(jù)悉因時機器人通過在電缸內(nèi)集成力傳感器已經(jīng)實現(xiàn)了靈巧手的柔性控制，很早就可以完成抓草莓、雞蛋這類脆弱物品。          

敏銳洞察到這部分需求的因時機器人，在下一代產(chǎn)品研發(fā)上，已經(jīng)積極嘗試集成傳感器，傳感器接口將成為因時機器人新一代靈巧手配置的一部分。而加入傳感器后，靈巧手有望支持更全面的感知信息輸入，為機器人大腦的決策帶來更多便利。同時，加入觸覺后的靈巧手，末端傳感靈敏度將更高，而且能夠識別、收集一些紋理數(shù)據(jù)，從而執(zhí)行更精細化的操作，這必然會帶來機器人執(zhí)行層面更大的提升。   

結(jié)語與未來         

可以發(fā)現(xiàn)，一直以來因時機器人的產(chǎn)品邏輯非常明確：將核心零部件微型伺服電缸性能做得足夠好，功率密度做得足夠大，重量做得足夠輕，體積做得足夠小，成本做得足夠低，從而能適應(yīng)更多終端產(chǎn)品。          

由于因時的微型伺服電缸是通用產(chǎn)品，能夠用于各類場景組合，這不僅為公司帶來了穩(wěn)定的多頭市場，提高了資金流轉(zhuǎn)能力，還帶來了非常穩(wěn)定的大批量落地應(yīng)用，從而通過大規(guī)模生產(chǎn)制造降低了研發(fā)和制造公攤成本，實現(xiàn)了營銷和運營成本的可控，這也是因時機器人的優(yōu)勢所在。          

目前，人形機器人市場需求量仍然處于早期，人形產(chǎn)品進入工業(yè)場景的速度并不算快，通過圍繞場景需求針對性開發(fā)，以及基于自身技術(shù)和產(chǎn)品積累，因時機器人已經(jīng)跑在了行業(yè)前列。未來隨著人形機器人在工業(yè)市場應(yīng)用面的打開，因時機器人作為核心零部件企業(yè)，有望實現(xiàn)持續(xù)市場增長。