微悍动力关节:补齐具身智能机器人泛化操作能力最后一块短板!

文摘   2024-08-14 18:08   北京  


具身智能机器人是连接真实世界与虚拟世界的接口,通过其手臂系统介入物理世界实现精准操作,这就要求机器人具备高度智能化、灵活性以及泛化操作能力等特点,以适应广泛的应用场景。在当前的技术进展中,微悍动力母公司睿尔曼的机械臂已经具备极高的负载自重比和轻巧的构型,使其能够在多样化的实际环境中有效作业。


具身智能机器人为了实现泛化的智能操作,需要依赖末端执行器来进行精确的数据采集和操作,其中包括对泛化的负载能力和灵活的空间操作能力。更重要的是由于AI操作模型训练需要采集末端执行器数据,以主从遥操作设备为例,就要求实际末端执行器能在泛化的场景中进行操作训练,包括通用的负载能力和快速的响应,否则会出现主从数据偏离影响AI操作模型训练效果。因此,具身智能机器人的末端执行器不仅需要满足操作的精确度和力量要求,还必须在速度和反应时间上与控制端完美匹配,确保操作的高效和AI学习的准确性。


01

 夹爪  在具身场景应用的两大挑战


具身场景多数为非结构化场景,夹爪作为机器人与环境交互的关键部件,面临着适应多变任务的挑战,必须考虑所有可能性。例如,叠衣服时要求夹爪具备快速精准的动作,而抓取搬运物流箱时则要求更强的夹取力,但这两者都是对于同一个夹爪的要求。如何做到既能高速运动,又拥有足够的扭矩是一项挑战


具身场景中的机器人,大多以人的比例作为参照基准,而对于夹爪在具身机器人上应用而言,另一项挑战在于:如何在与手掌相近的狭小空间内具备高夹取力。当下,大多数近似人手尺寸的夹爪,输出扭矩普遍难以满足通用场景的需要。


如今市面上的电动夹爪主要分为自适应夹爪和平行夹爪这两类产品系列,然而这两款产品要么速度快但是抓取力小,要么抓取力大但是响应速度慢,同时夹爪的抓取自重比不尽人意,夹爪自身的重量往往会消耗掉机械臂相当一部分的负载。通常来说,夹爪一般由伺服驱动、电机、减速机构、传动机构以及末端手指所构成。其中伺服驱动、电机和减速机构决定了夹爪速度、扭矩以及空间要求。为此,要实现这三者的紧凑型设计、提升电机的功率密度、在小尺寸条件下实现大减速比这三点堪称难点。



两指平行夹爪

RMG 24


为满足具身智能机器人在泛化场景的数据收集训练时,对于高动态响应、高负载、低成本、小体积末端执行器的需求,补齐具身智能机器人在泛化场景数据采集、操作执行的最后一块空缺,睿尔曼基于微悍 03 型号关节精心设计了一款两指夹爪,这极大幅度地提升了夹爪驱动系统的动态响应和输出扭矩能力,实现了夹爪抓取力达 5kg 而自重仅 500g ,行程 65mm 仅需 0.8S 高动态响应的卓越性能,极大地增强了具身场景的泛化操作能力。例如,在某些需要快速且精准抓取重物的场景中,以往的夹爪可能因为响应速度慢或抓取力不足而无法胜任,但睿尔曼的这款两指平行夹爪却能轻松应对,高效完成任务。


02

 开源  高动态响应和大扭矩输出的夹爪方案


该夹爪具备额定抓取力 4kg 峰值抓取力 5kg 自重仅 500g,行程 65mm 仅需 0.8s 的高动态响应卓越性能:

两指平行夹爪

尺寸:110(L)*60(W)*130(H)mm

行程:标准夹指:65 mm;扩展夹指:100 mm

本体重量:≤ 500g

额定 / 最大负载:4kg / 5kg

夹持力:最大 150N

打开 / 闭合时间:0.8s(满行程)


03

 微悍  一体化关节提升具身硬件驱动性能


该款夹爪的强悍性能来源于背后的微悍一体化伺服关节,微悍动力是睿尔曼全资成立的子公司,旨在将睿尔曼超轻量仿人机械臂所使用的低成本、高功率密度、高可靠性、高性能的一体化伺服关节产品系列化并推向市场,让更多具身智能生态伙伴在搭建自己的机器人时具有更高的自由度,目前凭借其高性能和高可靠性,已成为具身智能机器领域的重要推动者。被业内誉为具身智能机器人的基座。目前微悍关节已在机械臂、人形机器人中成熟应用,未来还将为外骨骼、医疗技术、自动化领域、云台、智能家居等智能电动化领域提供超强动力核心。


微悍关节依托于睿尔曼超轻量仿人机械臂的广泛市场应用,经过了多年的技术积累、工艺摸索和实践,具备超高的扭矩密度、高集成度与智能化。在保证高性能输出的情况下,还具备高可靠性。微悍关节的全部件自研自产,提供从直径 33mm 输出 9Nm 到直径 88mm 输出 360Nm 的关节系列产品,在保证小尺寸情况下提供超大扭矩,最大输出扭矩密度达 180N.m/kg,并依托于睿尔曼超轻量协作机械臂在市场的广泛应用,各型号关节实现了大规模量产,无论是性能还是稳定性均行业领先!


公司微悍动力
A品牌B品牌C品牌D品牌
产品自重

中等
中等
体积(直径×长度mm)70*7578*118
70*75.3
70*96.2
80*68.5
额定扭矩N.m
6013.55.4
24
45
扭矩密度18022.746
45.5
72
中空孔径9mm10mm18mm9mm非中空
功耗
工作电压24v48v48v48v12v
减速器类型谐波谐波谐波谐波谐波
编码器双编码双编码双编码双编码双编码

60 关节 爆炸图




型号

WHJ03D-D33-100-N

WHJ10D-D50-80-N

WHJ10D-D50-80-B

WHJ30D-D60-80-B

WHJ60D-D70-100-B

WHJ120D-D88-100-B

减速比100808080100100
产品自重170g400g400g730g1000g2000g
减速器直径mm335050607088
体积(直径×长度mm)33*48
50*6050*6060*72
70*75
88*115.15
额定扭矩N.m3
10
10
3060120
最大扭矩N.m
9
30
3090180
360
最大扭矩密度52.975
75
123
180
180
重复定位
±0.003° / 15 角秒
峰值转速(RPM)30
37.537.5
37.5
30
30
中空孔径
4mm8mm
8mm9mm
9mm9mm
额定功率
20w
63w
63w
188w
292w628w
额定电压24v
24v24v24v24v24v
刹车类型软抱闸软抱闸插销式制动
插销式制动插销式制动插销式制动
编码器双圈18bits
通讯接口CANFD


END


睿尔曼是一家专注于超轻量仿人机械臂研发、生产及销售的国家高新技术企业,作为超轻量仿人机械臂的引领者,睿尔曼始终将产品研发,技术创新置于首位,团队核心成员来自中国早期的机器人底层技术研发团队,深耕此领域 10 年以上,具备深厚的技术底蕴和研发经验,目前产品已广泛的应用于新零售、新餐饮、商业服务、智能巡检、医疗健康、检验检疫、教育科研、工业生产、航空航天等各领域。我们致力于让机械臂成为通用的智能化工具,让机器人走入千家万户,赋能千行百业,为美好生活助一“ 臂 ”之力!


睿尔曼智能
睿尔曼是一家专注于超轻量仿人机械臂研发、生产及销售的国家级高新技术企业,具备深厚的技术底蕴和研发经验。在控制器、驱动器、电机、减速器四大核心零部件方面拥有完全自主知识产权。公司官网:www.realman-robotics.cn
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