“Hi!需要一杯咖啡嗎?”一臺小巧的雙臂機器人端坐在工作桌前,雙目相機的視覺算法中似乎透露著關懷的眼神,上個世紀50年代科幻小說中機器人服務人類的場景,如今已經映入現實。
這款雙臂人形機器人名叫“Marvin”,單臂具有7個自由度,雙臂最大負載可以達到25kg, 已經實現小批量交付,來自天機。
2025年被業界視為人形機器人“量產元年”,智能機器人的批量化、商業化落地,將為機器人行業變革帶來無限可能。天機董事長陳曦認為,機器人行業將迎來三大拐點——人形機器人進入量產元年、具身智能的多場景泛化,以及AI大模型重塑機器人決策范式。
因而,以“推動機器智能在工業與商業領域應用”為愿景的天機也在具身智能領域加速布局。
超輕量仿人雙臂,助力商業化落地
Marvin的誕生,是偶然也是必然。
在2023年,一家與天機合作緊密的客戶找到天機研發團隊,希望天機能夠為其量身定制一款雙臂機器人,經過技術試驗和產品打磨,天機研發團隊認為,展望AI大模型技術發展和人機深度協作的前景,雙臂機器人將是一個承載新技術、開拓新應用的機會。
從最初的定制化,再到標準化樣機,前后經歷近一年時間的打磨,在2024年7月,天機發布了首款全關節力控雙臂機器人Marvin。
Marvin的名字來源于古英語,意為“朋友”,帶有友善、溫暖、親密等寓意,Marvin在技術與設計上的匠心巧思,將助力具身智能企業構建更美好的人機協同生態。
Marvin采用了仿人設計,每只手臂具有7個關節,突破了傳統六軸機械臂的運動限制,在避障能力、任務適應性和人機交互安全性上實現質的飛躍。
Marvin目前有2個規格款式,分別適用于工業和商用場景。M6工業規格具備大負載、高剛性、高精度的特點,單臂負載為6kg,雙臂最大負載25kg,重復定位精度可實現±0.03mm,目前已用于汽車零部件、3C電子加工等行業。
M3商用款采取超輕量化設計,單臂自重為7.5kg,雙臂最大負載10kg,具有為更小巧的工作范圍,重復定位精度可實現±0.05mm,已經應用在多個商用場景。
為了讓機器人的肢體更加靈活敏捷,超輕量化、多自由度、更加柔性控制是人形機器人技術發展的顯著特點。
Marvin在設計時就考慮到了機體輕量化,從驅動器、電機、減速器等核心零部件到雙臂均進行了尺寸縮小和定制化設計,機體選用輕量化的鈦合金和鎂合金材料,在提高響應速度的同時還降低了能耗。
Marvin M6負載自重比達到1:1.6,而一般協作臂的負載自重比在15之間,相比同等負載的協作機械臂重量減輕了一半以上。
Marvin的靈活性還體現在其具備全方位開發接口,可以提供ROS/ROS2、Python、Web API等多個高響應接口和開發套件,覆蓋機器人應用開發的全流程,還提供各種算法SDK。
高工機器人調研發現,去年許多企業熱衷于采購一體化關節模組搭載到本體進行研究,但在今年,采購整機、整臂解決方案的企業在增加,產業鏈的角色分工在加速,同時市場參與者不只是人形機器人企業,越來越多工業機器人廠商也將推出雙臂人形機器人方案。
為什么天機首款人形產品是雙臂機器人?天機研發總監黃紹平表示,當前人形機器人的技術流派眾多、形態構造各異,有雙足式、輪式、輪足式等等,但無論怎么改變,人形機器人對于上半身操作臂的需求始終是避不開的,2025年有望成為雙臂人形機器人商業落地的一年。
此外,相比具身智能、AI大模型基因入局的初創企業,工業機器人、協作機器人廠商在人形機械臂的研發上也更具有經驗積累優勢。
率先應用MEMS技術,實現全身柔順力控
Marvin從設計之初的定位,就是走“全機身力控柔順控制”的路線,而非單獨依靠末端六維力傳感器實現力控,這種高精度力控技術的關鍵在于實現力控傳感器、關節模組的一體化。
依靠傳統電流控制技術很難實現柔順力控,天機在Marvin雙臂機器人的每個關節中都內置了自研的MEMS力矩傳感器,末端力控精度在0.5N內,在執行任務過程中,面對外界環境的觸碰,關節扭矩控制會自動觸停,并運行基于阻抗的位置控制,確保在交互過程中的柔性和安全性。
在軟件層面,Marvin的運動控制集成了運動學、動力學、雙臂協作、振動抑制和力控算法,整體提升機械臂運動表現,能夠抑制震動和抖動,讓雙臂能夠流暢協同,支持絲滑拖拽示教功能。即使是在搭載了AGV、雙足等下半身的移動場景,智能算法也能讓雙臂實現精準感知和環境自適應。
天機是國內最早將MEMS技術應用在機器人關節模組的機器人公司之一,團隊具有3年以上MEMS技術的研發積累經驗。
MEMS方案有諸多優勢,比如半導體感應芯片的靈敏度是傳統方案的10倍、穩定性是傳統方案的20倍,通過采取特殊不銹鋼基材與結構設計,相比其他技術路線的傳感器剛性能夠提升一倍,顯著增強人形機器人的抗沖擊性能。
內置MEMS力矩傳感器的另一個巨大優勢,在于MEMS力傳感器更容易實現自動化量產,一旦實現批量交付,成本將大幅降低。
黃紹平在接受高工機器人調研時表示:“我們希望通過自研技術或者國內供應鏈伙伴的技術,把成本做低,只有讓大家都用得起,雙臂機器人才有意義。”
他表示,目前天機Marvin雙臂機器人大多是根據企業的定制化需求進行產品交付,今年目標出貨量在1000臺以上,今年下半年深圳工廠完成產能擴容后,將會加快交付和量產的速度。
目前人形機器人還沒有一條相對統一的技術路線,從人工智能技術切入人形機器人的企業,大多專注在大模型“大腦端”的研發,往往容易忽視機器人本體硬件和運動控制系統的重要性。
波士頓動力公司創始人馬克·雷伯特曾指出,“我們相信開發優秀硬件和軟件同樣重要”。
許多從協作機器人單臂路線出發研究人形機器人的廠商,還是延續了當初UR的技術路線和生態試圖破局。有業內人士向高工機器人表示,“現在人形機器人行業的技術路線還處于極度不確定狀態,不要盯著今天賽道里的明星企業多風光,很有可能哪天突然一個初創企業起來,用新技術把整條賽道都干翻了。”
從落地層面來看,業界眾多廠商已經達成了統一意見:人形機器人首先會在工業場景落地。工業場景更講究穩定性、可靠性,需要能夠實現群體協作,在經過大模型加持與持續訓練后,能夠完成泛化任務。
黃紹平認為,面對人形機器人行業日新月異的發展,未來技術路線可能千變萬化,未知因素太多,“但當前可以篤定的是,行業迫切需要可交付的產品,我們需要和客戶攜手一起向前走,去推動和賦能更多的應用場景落地。”
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原文標題:雙臂力控技術新突破!又一機器人企業開拓人形業務
文章出處:【微信號:gaogongrobot,微信公眾號:高工機器人】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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