最近,人工智能持续火热,周五这股热潮终于轮到具身智能(人形机器人)!
周五,人形机器人之所以爆发,导火索是:特斯拉在X平台发布的一个视频,展示了Optimus灵巧手的最新进展。
视频中的Optimus人形机器人左手展示了2次空接网球的动作,动作流畅程度非常高,手部与协调性几乎与人类无异。
与上一代产品相比,这个新手的前臂拥有双倍的自由度(手上有22个自由度,手腕和前臂上有3个自由度)。
而人类的手通常被认为具有27个自由度,手部自由度越高,越能做出更加复杂和精细的动作。
并且,这个灵巧手反应迅速,动作丝滑,感知、决策、运控等能力大幅提升,特斯拉人形机器人可以说是迎来重大技术突破。
灵巧手决定了机器人的应用场景,是人形机器人应用落地的关键,价值量非常高。今天我们重点拆解一下这个灵巧手。
技术路线上,灵巧手有多种驱动路线,差异主要体现在驱动形式和传动形式。
特斯拉目前驱动方案采用的空心杯+行星减速箱+编码器+驱动器+传感器的结构,传动方案采用的是金属腱绳+蜗轮蜗杆传动的结构。
特斯拉灵巧手结构拆解
具体拆解特斯拉Optimus灵巧手三大系统,主要包括:
(1)驱动系统:负责提供动力,主要由电机组成。
(2)传动系统:将驱动系统产生的动力转换为手指关节运动,包括减速器、丝杠、齿轮、腱绳等。
(3)传感系统:识别感知内外部环境数据,包括触觉、力矩、位置传感器等。
首先,灵巧手驱动系统包括:
核心部件--空心杯电机:电机作为动力源,将电能转化为机械能,产生驱动力矩;分为步进电机、伺服电机、力矩电机、空心杯电机等种类。
(1)伺服电机:人形机器人配置最多,主要用于四肢、躯干。
(2)步进电机:主要用于轻负载的精确运动位置,包括头部、眼部。
(3)空心杯电机:采用无铁芯转子,效率高、转动惯量小、易于控制,主要用于手指关节处。
国内主要厂商包括:江苏雷利、鸣志电器、禾川科技。
其次,灵巧手传动系统:
核心部件--谐波减速器:减速器具有匹配转速和传递转矩的作用,主要用于关节位置,分为谐波、RV、行星减速器三类。
灵巧手主要使用谐波减速器:
(1)谐波减速器:体积小,传动比大,传动精度高;主要用于需要精细操作的部位,如小臂、手腕等,整体价格较高。
国内主要厂商:绿的谐波、昊志机电、汉宇集团。
(2)行星减速器:体积小,刚性好,耐磨性强,精度较差;主要用于手指、手腕等,通常作为谐波替代方案。
国内主要厂商:中大力德、兆威机电、新时达。
(3)RV减速器:刚性好,承载能力强,主要用于重负载部位,如大臂、肩、腿等。
丝杠部件:丝杠是将旋转运动变成直线运动的传动附件,具备较高的承载力和精度。
根据摩擦特性不同,可分为滑动丝杠、滚动丝杠、静压丝杠三类,灵巧手主要使用滚柱丝杠。
国内主要厂商:五洲新春、北特科技、贝斯特。
最后,是灵巧手传感系统
核心部件--力矩传感器:力矩传感器是感知力度的关键部件,按测量维度分为一至六维力传感器,其中六维力矩传感器最为全面精准,技术壁垒较高。
国内主要厂商:柯力传感。
触觉传感器:触觉传感器是灵巧手传感器价值量最大环节,随着动作智能化、场景交互复杂度提升,需要更多的触觉信息反馈环节。
国内主要厂商:汉威科技。
小结一下,在今年6月份,马斯克公布了Optimus人形机器人的量产计划,计划是从2024年底开始小批试产数千台,用于工厂等内部场景;在2025年底前量产并对外销售。
虽然,特斯拉Optimus还未形成量产,不过市场已经提前行动。现在人形机器人的发展阶段类似2019年底特斯拉上海超级工厂的正式投产。
预计明年Optimus开始对外大批量销售时,人形机器人赛道将迎来真正的大潮。灵巧手作为人形机器人关键部件,特斯拉技术的重大突破有望推动产业化进程,并将得到市场和资金重点关注。
以上分析不构成具体投资建议。股市有风险,投资需谨慎。
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