作為全球機器人技術(shù)與應(yīng)用的頂尖盛會,2024世界機器人大會于8月21日至25日在北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)亦創(chuàng)國際會展中心舉行,吸引了全球科技界的目光。
本次大會上,169家企業(yè)展出600余件創(chuàng)新產(chǎn)品,首發(fā)新品60余款。其中,人形機器人是本屆大會當(dāng)之無愧的亮點,來自北京具身智能機器人創(chuàng)新中心、宇樹科技、優(yōu)必選、智元、銀河通用、星動紀(jì)元等領(lǐng)先企業(yè)的27款人形機器人整機在博覽會亮相。
與此同時,在人形機器人關(guān)鍵執(zhí)行部件的機器人靈巧手領(lǐng)域,行業(yè)頭部企業(yè)因時機器人本次也展出最新研發(fā)的FTP系列仿人五指靈巧手,并現(xiàn)場展示多種應(yīng)用方案?,F(xiàn)場可以很直觀看到,搭載該款觸覺靈巧手后,機器人能夠絲滑執(zhí)行擰螺絲工作任務(wù),以及具備熟練操作電鉆的工具使用能力,這種超凡性能與創(chuàng)新技術(shù)引起業(yè)內(nèi)震撼。
因時機器人市場總監(jiān)房海南對機器人大講堂介紹,該款FTP系列顛覆性地將靈巧手壽命提高到百萬次以上,相較同類型產(chǎn)品壽命高出10倍有余。同時,靈巧手單指指尖輸出力3kg,能為工業(yè)自動化和智能機器人提供更具競爭力的解決方案。
驚艷登場,開啟感知新篇章
靈巧手有自由度、操作精度、負載能力、感知能力等幾大關(guān)鍵指標(biāo),這些指標(biāo)共同決定了靈巧手的性能和應(yīng)用范圍。在此前機器人大講堂的采訪中,因時機器人就透露,在原先,靈巧手以實驗室研究場景為主,在工業(yè)領(lǐng)域靈巧手仍然存在壽命低、負載能力弱等方面的不足,使得機器人廠商對將靈巧手應(yīng)用于多行業(yè)仍存疑慮。
作為行業(yè)頭部企業(yè),因時機器人一直希望打破靈巧手的應(yīng)用壁壘,幫助機器人能夠勝任如精密裝配、醫(yī)療手術(shù)等更多復(fù)雜的任務(wù),拓寬機器人在各個領(lǐng)域的應(yīng)用范圍,提高機器人的實用性和價值。
基于這種設(shè)計理念,我們發(fā)現(xiàn)FTP系列觸覺靈巧手主要強化了兩個關(guān)鍵詞:觸覺、壽命,同時保持并拓展了因時靈巧手一如既往的強項:負載能力。
之所以持續(xù)迭代優(yōu)化靈巧手的觸覺特性,是因為通過觸覺傳感器,靈巧手能夠?qū)崟r感知與物體的接觸力、壓力分布等信息,為精確控制提供數(shù)據(jù)支持,這種高精度感知能力有助于人形機器人等產(chǎn)品實現(xiàn)更加精細和安全的操作,并達成復(fù)雜任務(wù)。
加入觸覺傳感器后,結(jié)合因時機器人靈巧手原有的內(nèi)置力傳感器,人形機器人能夠感知到機器人與環(huán)境的交互情況,包括接觸目標(biāo)的位置、形狀、剛度、柔軟度、紋理等物理屬性,以及接觸物體的受力情況,這使得機器人能夠更精準(zhǔn)地抓取和操作各種物體,尤其是那些形狀不規(guī)則、質(zhì)地柔軟的物體,如雞蛋、水果等,并快速獲取現(xiàn)實物理數(shù)據(jù),為人形機器人的深度學(xué)習(xí)以及模型泛化能力提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
在世界機器人大會現(xiàn)場擰螺絲任務(wù)演示中,我們可以看到,借助FTP系列觸覺靈巧手,機器人可以精準(zhǔn)無誤地完成擰螺絲的工作,觸覺能力幫助靈巧手精準(zhǔn)感知到擰螺絲精細操作的受力變化并即時調(diào)整力的大小,展現(xiàn)其高度靈活性和協(xié)調(diào)性。同時,靈巧手也能夠熟練操作電鉆等人類常用的電動工具,體現(xiàn)其在工業(yè)應(yīng)用中的強大潛力和適應(yīng)性。
當(dāng)然,在靈巧手中集成多個觸覺傳感器難度并沒有想象中那么簡單。如何確保多個觸覺傳感器能夠協(xié)同工作,提供準(zhǔn)確、全面的感知信息,是制造過程中的一大挑戰(zhàn)。據(jù)悉,F(xiàn)TP系列仿人五指靈巧手上,單手集成12個觸覺傳感器模塊,分別布置在手指和手掌部位,可實時獲取掌內(nèi)各部位的觸覺信息。
能夠在體積如此之小的手部集成如此多的傳感模塊,這背后就是因時機器人基于長期積累下來的極強設(shè)計集成能力,采用了高集成度和模塊化設(shè)計,讓靈巧手的結(jié)構(gòu)更加緊湊,才很好地考慮到了精度、耐用性之間的平衡,而后通過高精度的驅(qū)動器和控制系統(tǒng),實現(xiàn)了對關(guān)節(jié)和手指的精確控制,最終才使其具備高精度觸覺的同時,兼顧高效、穩(wěn)定的抓持運動能力。
卓越抓握力,重新定義力量標(biāo)準(zhǔn)
足夠的抓握力是確保靈巧手能夠穩(wěn)定抓取和操作各類工具的基礎(chǔ),這并不同于通常機器人所講的負載,負載只是手通過各種姿勢能夠拿起并維持動作的物品重量,這一指標(biāo)與靈巧手自身的結(jié)構(gòu)剛性有較大關(guān)系。指尖輸出力類似人手的手勁,能否捏緊、扣動扳機、點按按鈕等更考驗這一指標(biāo)。從需求層面而言,只有靈巧手整手具備一定的抓握力,指尖足夠靈活且輸出力大,才能在不同工作場景和任務(wù)中具備更強適應(yīng)性。
因時靈巧手3kg手指輸出力的背后,得益于其對于微型伺服電缸這一核心技術(shù)的深耕。因為從技術(shù)而言,手指主要執(zhí)行機構(gòu)的推拉力水平是靈巧手抓握力的決定性因素之一,而因時機器人采取的方案,主要通過微型伺服電缸這個執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)。
通過多微型伺服電缸產(chǎn)品組合后,靈巧手產(chǎn)品集成度更高,且具備典型的驅(qū)動力大、控制精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點,這與因時自主設(shè)計采取的傳動系統(tǒng)架構(gòu)能夠更好適配,運動和力從執(zhí)行器傳遞到靈巧手的手指關(guān)節(jié)非常高效。傳動系統(tǒng)的設(shè)計和性能往往也直接影響了靈巧手的抓取力和操作精度,最終才能滿足工業(yè)場景下高精度、高負荷作業(yè)需求。
在此之前,因時靈巧手四指用的微型伺服電缸推拉力可以達到105N,也就是10.5kg。而FTP系列進一步對微型伺服電缸性能進行了升級,四指推拉力可以達到300N,也就是30kg,對應(yīng)手指末端的指尖抓握力就可以達到3kg,重新定義了力量的標(biāo)準(zhǔn)。
同時,基于自研自產(chǎn)的微型伺服電缸,因時機器人還很好地做到了降本增效,通過多行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,降低了該產(chǎn)品的公攤成本,并保證了產(chǎn)品的可靠性,最終表現(xiàn)在FTP系列的性價比在業(yè)內(nèi)依然位居領(lǐng)先。
當(dāng)然,在工業(yè)場景中,核心零部件的可靠性直接影響產(chǎn)品最終的壽命。提高靈巧手抓握力是為了更好滿足工業(yè)場景需求,又因為在工業(yè)等應(yīng)用場景中,靈巧手需要長時間、高負荷地工作,所以保持靈巧手抓握力的同時,長期穩(wěn)定可靠性也是制造商需要重點研究的問題。
因時機器人為了讓靈巧手能夠為人形機器人進廠保駕護航,近年來不僅在設(shè)計和制造過程中充分兼顧如材料疲勞、磨損、腐蝕等各種因素,而且還需要考慮工業(yè)場景適用性,持續(xù)優(yōu)化了靈巧手控制策略、改進材料和工藝,最終才能做到將觸覺、負載、壽命等核心指標(biāo)保持在合理的均衡范疇。
綜合對比來看,目前因時機器人超百萬次的使用壽命,大幅提升了傳統(tǒng)靈巧手的壽命水平,這意味著該產(chǎn)品能夠有效減少維護成本,提升生產(chǎn)效率,成為機器人工業(yè)應(yīng)用的堅實后盾。
機器人觸覺技術(shù)的無限可能
加入觸覺的靈巧手將為人形機器人帶來了諸多新可能。
在工業(yè)、醫(yī)療、教育、娛樂等領(lǐng)域,具備觸覺的靈巧手無疑可以根據(jù)用戶的需求和喜好提供更加個性化的服務(wù)。
例如在工業(yè)領(lǐng)域,人形機器人采用FTP系列仿人五指靈巧手,可以實現(xiàn)更精細的線束整理、裝配、檢測和維修等操作,不僅可以更好補齊工業(yè)自動化缺口,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,還可以降低人工成本和風(fēng)險。例如在醫(yī)療領(lǐng)域,機器人可以通過觸覺提供更加精準(zhǔn)的治療和護理。而在家庭環(huán)境中,人形機器人通過搭載具備觸覺的靈巧手,可以更加安全、可靠地完成如烹飪、清潔、照顧老人和兒童等各種家務(wù)任務(wù)。
本次世界機器人大會上,因時機器人亮相的最新FTP系列仿人五指靈巧手,不僅是其技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)晶,更是其長期深耕核心零部件,持續(xù)拓展技術(shù)應(yīng)用邊界的體現(xiàn)。未來該款產(chǎn)品有望快速助力人形機器人步入智能制造、工業(yè)自動化等領(lǐng)域,成為人形機器人場景落地的重要推動力。
我們期待看到因時機器人這套靈巧手技術(shù)體系能夠持續(xù)進化,助力人形機器人等更多產(chǎn)品,在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,為人類社會的發(fā)展貢獻力量。