人形机器人进厂“打螺丝”，灵巧手寿命和成本仍是待突破瓶颈

快速阅读: 10月31日，上海机器人大会ROSCon China 2025展出多款机器人灵巧手，其高自由度、传感器、电机及驱动形式成关键。灵巧手泛化能力强，但面临效率、寿命等挑战，需提升力控和精度，降低成本。

人形机器人进厂“打螺丝”,灵巧手是执行类人操作的核心部件。这一高精度末端执行器对于精度、负载、灵活性、寿命、实时操作等有着极高要求。

10月31日,机器人大会ROSCon China 2025在上海召开,一批机器人及零部件在展会展出。在机器人灵巧手企业灵心巧手展台,一位展商告诉澎湃科技,自由度是评价灵巧手的关键,传感器、电机、驱动形式则是影响灵巧手性能的重要因素。

灵巧手相比传统夹爪,泛化能力更强,可实现多任务迁移。该展商表示,“目前市面上的灵巧手都差不多。自由度更多,手就更灵巧,一般认为自由度高于20才能称为灵活的高自由度灵巧手;电机更轻更小,可以跟人形机器人配套,平衡性更好;优化传感器可以对力的控制更精准。驱动形式主要有连杆、直驱、腱绳等,连杆的负载高,直驱的独立控制能力强,腱绳的运动速度更快,目前工业应用还是以连杆为主。” 灵心巧手展台展出的灵巧手。

先楫半导体为开发灵巧手提供芯片产品,以此驱动电机采集信息。在先楫半导体展台,工作人员介绍,高级的灵巧手还会配置传感器,采集灵巧手的力度、与物体的距离等数据。

不过,目前人形机器人进工厂还面临效率、寿命、灵活性等诸多挑战。与人类相比,灵巧手工作效率仍然较低,成本高昂。“产线工人一天手部操作可能有几万次,休息以后就能恢复。”机器人控制组件供应商合众恒跃展台的工作人员焦小军表示,但灵巧手除了效率和成本不及人类,也容易磨损。目前灵巧手存在的挑战是缺乏能够精准测出摩擦系数的传感器。机器人灵巧手作为机械结构,长期运行后摩擦产生磨损,需要定期润滑。为此有必要开发一套自动润滑系统,该系统需集成实时监测摩擦的传感器,就像汽车轮胎的磨损监测一样,并自动补充润滑液,否则只能依赖人工维护。

工厂端对机器人设备使用寿命有着极高要求,要避免频繁更换的情况发生。机器人能够长期保持稳定运行,是其在工厂场景应用的基本前提。灵心巧手展商介绍,目前市面上的灵巧手寿命一般在20万次抓取,灵心巧手已经实现50万次,随着未来新型材料的不断涌现,未来电机、丝杠、传感器都会进一步优化性能,提升核心零部件寿命,再结合更好的散热,可全方位提升灵巧手寿命。

“现在机器人的抓握动作还是比较生硬。”先楫半导体展台工作人员认为,增加灵巧手的力度和触觉感知能力,就像人类一样拥有感受压力和温度的能力,是灵巧手的长期努力方向。电机与传感器的协同配合、提升性能,可以让灵巧手的抓取更加灵活,最终在复杂场景中精准完成抓握动作。

在节卡机器人展台,技术人员介绍,根据节卡机器人在汽车、电子、精密制造等制造工厂的实践经验,灵巧手等末端执行器作为机械臂从事装配、上下料等作业的配套设备,需要具备一定的力控和高精度作业能力,以更好适配汽车、3C工厂的作业。当前部分灵巧手尽管拥有力反馈,但尚未达到工业级应用标准,更多适用于无人门店、酒店服务型机器人等商用场景。在工业端应用中,灵巧手的负载承重能力仍是当前需要突破的瓶颈。

从成本来看,天风证券研究所报告显示,以特斯拉人形机器人Optimus为例,当前灵巧手在整机价值占比较大,约占特斯拉Optimus二代成本的17%。但行业头部企业特斯拉引领、各大厂商重点跟进灵巧手研发,当前阶段灵巧手方案百花齐放,本体、灵巧手、零部件等环节均有广泛参与,有望推动技术快速发展和零部件快速降本。

(以上内容均由Ai生成)