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机器人的功能触角:灵巧手
2025-08-21 23:05

行业与公司 行业:机器人灵巧手技术及人形机器人产业链 公司:特斯拉、兆威机电、鸣志电器、捷昌驱动、鼎智科技、隆盛科技、雷赛智能、禾川科技、英石机器人、强脑科技、腾讯Robotex实验室、Shadow Robot(英国)、Strank(德国) --- 技术层面 驱动系统 - 主流方案为空心杯电机(体积小)[1] - 替代方案包括普通直流无刷电机、新型轴向磁通电机(提升功率密度)[1][4] - 特斯拉Optimus第一代用空心杯电机+涡轮蜗杆,第二代改用直流无刷电机+微型丝杠+腱绳[1][5][9] 传动系统 - 主流方式:键绳、微型丝杠、精密减速器(组合应用)[1][4] - 键绳需解决自张紧机制(否则误差增大)[16] - 齿轮+微型丝杠适用于高刚性工业场景(负载15kg)[16] - 特斯拉验证直驱及微型谐波减速器方案[6][9] 感知系统 - 触觉传感器技术壁垒高,压阻式传感器应用广泛(结构简单、成本低)[1][4] - 未来或发展为电磁电子皮肤[1][4] - 传感器分为内部(编码器、温度传感器)和外部(压力、力传感器)[18][19] 分类与设计 - 按传动结构:键绳、齿轮、蜗轮蜗杆、连杆、混合、液压传动[10] - 按自由度:主动自由度(全驱动)和部分欠驱动(键绳/连杆可能欠驱动)[10] - 内置vs外置电机:外置拟人化但控制难,内置模块化但灵活性低[13] --- 市场与竞争格局 海外企业 - Shadow Robot(英国)、Strank(德国):产品成熟但价格高(单只5万美元)、维修周期长[3][11] - 德国宇航中心:四指灵巧手(12电机驱动19自由度)[5] 国内企业 - 哈工大HIT Hand:首个工业测试国产灵巧手(降低电机数量及成本)[5] - 兆威机电:发布ZW hand系列(DM17工业用,LM06服务类)[22] - 鸣志电器:空心杯电机领先(与特斯拉合作,成本优势)[22] - 雷赛智能、禾川科技:布局关节模组/电机电控[21] 特斯拉进展 - 第一代:空心杯电机+涡轮蜗杆+编码器 - 第二代:直流无刷电机+微型丝杠+腱绳[9][12] - 计划11月发布第三代产品,技术路线未完全收敛[2][9] --- 关键挑战与趋势 成本与性能 - 电机重量和成本是降本关键(占系统重量50%以上)[3][14] - 高能量输出密度需求(无框力矩电机/空心杯电机仍存挑战)[14] - 自由度越高,传感器成本/算法难度越大[9] 技术趋势 - 多指灵巧手是未来方向(模仿人类生理结构,支持复杂操作)[7][8] - 短期多种方案并行(键绳、丝杠、减速器组合)[9][16] - 长期或收敛至头部企业主导方案[9] 供应链布局 - 电机电控企业倾向布局零销售(如鸣志电器)[11] - 丝杠/减速器企业倾向布局关节执行器[11] --- 数据与细节 - 德国宇航中心灵巧手:12电机驱动19自由度,单只售价5万美元[5] - 特斯拉Optimus技术迭代:从涡轮蜗杆到微型丝杠+腱绳[9][12] - 主流传动负载能力:齿轮+微型丝杠方案支持15kg[16] --- 注:未提及文档(如15、20)无实质性内容,已跳过