今年以来,各种路透视频显示,从攀登、跳跃、后空翻等炫酷动作,到泡咖啡、叠衣服、做手术等精细工作,机器人都展现出了卓越的适应性和灵活性。
机器人驱动系统堪称运动的“心脏”,负责将其他能量转化为机械能,并输送给机器人的各个关节,使其能够执行各种精密、复杂的运动。
根据动力源的不同,机器人驱动系统主要可分为气压驱动、液压驱动和电机驱动。
气压驱动是利用气动执行元件将压缩空气的压力能转换为机械能,驱动关节和肢体运动,具有清洁无污染、简单易操作、成本低、易于维护和保养等优点,但输出力和稳定能力相比来说较低。因此大多数都用在低负载、精度要求不高的点位控制系统。
液压驱动通过液体压缩泵形成高压液体,再将液压能转化为机械能,具有响应速度快、控制精度高、负重能力和爆发力极强等优点,但对封闭性和温度要求比较高,导致制造和维修保养成本都比较高。根据业内预估,波士顿动力的液压版机器人Atlas单台制造成本高达200万美元。
相比之下,电机驱动是根据电磁感应原理将电能转化为机械能,从而驱动机器人的关节执行各种运动,有着非常明显的成本优势。此外,在运动控制方面,电机驱动也有着比液压驱动更成熟的解决方案,更易获取运动状态的实时反馈,但存在功耗较大、易过热过载等问题。
随着电机驱动功率密度以及转矩密度不断的提高,电机驱动已成为目前机器人最常使用的驱动方式。
今年4月,波士顿动力宣布液压版Atlas正式退役,人形机器人转向电机驱动,这既是其加快商业化开拓的信号,也再一次确立了电机驱动方案的主流地位。
电机分类众多,包括伺服电机、步进电机、力矩电机、直流电机等。它们各有所长,适配不同的应用场景。
例如,工业机器人对精度、常规使用的寿命要求比较高,更适合采用伺服电机。而人形机器人则更注重轻量化、灵巧性、稳定性,控本提效诉求高,因此较多采用无框力矩电机,尤其是直流无框力矩电机。
实践中,无框力矩电机存在较高的技术壁垒,国内只有少量厂商能提供品质较高的产品,市场呈头部集中的趋势,本土自主研发实力有待突破。
同时,电机通常还需搭配减速器来提升负载能力,但这也增加了成本、折损了一定的寿命和性能。因此,国内部分企业正在探索无需减速器的特制电机,以简化结构、提升控制精度。
联想创投所投企业本末科技从事机器人动力模组的研发及生产,致力于提供无减速器的直驱型精准动力方案。通过去除机械设备中的减速器,本末科技使用电机直接精准地为各类设备提供动力组,提升终端机器人的运动速度和效率、延长设备寿命、降低维护成本。
本末科技的直驱电机系列新产品,在面向家用、工/商用领域机器人、健娱等领域完成M6、M9、M15和M11等产品布局后,继续拓展其他细分市场,比如面向教育类桌面协作机器人行业,打造了以M0501A、M0502A和M0604A三款核心直驱电机为基础的创新直驱电机模组解决方案,解决行业内长期存在的高成本难题,相较于传统的电机+减速器方案,其总体成本降幅达到50%-60%。
此外,随着电机控制要求越来越复杂精细,对电机芯片的性能要求更高。目前,国内相关企业正在持续探索,推动电机芯片向高性能、高稳定性、低功耗、高集成等方向发展。
君联资本所投企业峰岹科技专注于高性能BLDC电机(直流无刷电机)驱动控制芯片,产品涵盖电机驱动控制的全部关键芯片,在芯片技术、电机驱动架构技术、电机技术三个领域积累丰厚,下游应用涵盖智能小家电、电动工具、运动出行、工业与汽车等多个领域,并持续拓展至服务机器人、智能手臂等领域。
未来,随机器人在工业自动化、医疗健康、教育娱乐等领域加速落地,电机有望迎来广阔空间。根据德邦证券测算,假设未来10年全球人形机器人出货量达到500万台,则电机市场空间有望达4280亿元。电机市场的不断成熟,也将让机器人具备更灵活的运动能力、更强劲的负载能力,满足实用需求。
工信部:加快释放内需市场,积极开拓国际市场,持续做强做大中国消费电子产业
中证港股通粤港澳大湾区发展主题指数报1032.10点,前十大权重包含小鹏汽车-W等
新能源汽车行业周报(10月14日-10月18日):新能源汽车指数上涨6.06%,电池级碳酸锂平均报价下跌4000元/吨
工信部:加快释放内需市场,积极开拓国际市场,持续做强做大中国消费电子产业
科研团队实现盐湖提锂技术重大突破,相关工艺将生产周期从1—2年大幅度缩短至1—2个月
库克回应Apple Intelligence何时入华:有很具体的监管流程,我们正在努力推进
库克回应Apple Intelligence何时入华:有很具体的监管流程,我们正在努力推进