2024 年以來，人形機(jī)器人早已炙手可熱。最近一個(gè)月時(shí)間，特斯拉三次發(fā)布人形機(jī)器人擎天柱 (Optimus) 性能更新迭代視頻;沉 寂許久的波斯頓動(dòng)力放出一段人形機(jī)器人 Atlas 拾起并搬運(yùn)汽車零部件的視頻;Figure 發(fā)布 OpenAI 大模型加持的機(jī)器人 Figure 01 演 示視頻，能聽人話且可同時(shí)執(zhí)行兩種任務(wù)。

　　人形機(jī)器人主要伺服方案

　　人形機(jī)器人火熱的核心邏輯，其實(shí)是離不開 AI 軟件和硬件 的發(fā)展，而大模型的進(jìn)步更是讓這個(gè)市場的想象空間變大，成 為推動(dòng)行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要因素。機(jī)器人技術(shù)是感知、決策、 行動(dòng)和交互技術(shù)的結(jié)合，可以分為控制部分、傳感部分和機(jī)械 部分，又可細(xì)分為六個(gè)子系統(tǒng)，分別是人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人 - 環(huán)境交互系統(tǒng)。

　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又稱伺服系統(tǒng)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控 制對象的自動(dòng)控制系統(tǒng) ; 例如，通過結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和語音識 別技術(shù)，伺服系統(tǒng)可以更準(zhǔn)確地識別人類的動(dòng)作和語言，從而 更好地模擬人類的行為和交流。伺服系統(tǒng)還可以與其他智能系統(tǒng)進(jìn)行鏈接，形成更智能化的人形機(jī)器人。例如，將伺服系統(tǒng) 與自主導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合，可以使機(jī)器人更好地自主導(dǎo)航和避障 ; 將伺服系統(tǒng)與情感識別系統(tǒng)相結(jié)合，可以使機(jī)器人更好地理解 和回應(yīng)人類的情感。

　　人形機(jī)器人的性能和精確度需要不斷提高，以實(shí)現(xiàn)更真實(shí)、 更靈活的動(dòng)作和行為。與常見工業(yè)機(jī)器人 2-6 的自由度相比， 人形機(jī)器人通常有 30-40 自由度，單臺(tái)伺服電機(jī)需求量大幅增 加，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化有望推升伺服系統(tǒng)需求。當(dāng)前各人機(jī)產(chǎn) 品在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器零部件選用細(xì)節(jié)上略有差異，主要與驅(qū)動(dòng)器方 案的選擇有關(guān)，理論上每個(gè)關(guān)節(jié)對應(yīng)一個(gè)伺服系統(tǒng)，各家人形 的伺服方案出于應(yīng)用場景與制造成本之間權(quán)衡的結(jié)果，又各自 有較大的不同。特斯拉 Optimus 人形機(jī)器人擁有 40 個(gè)自由度， 優(yōu)必選人形機(jī)器人 walke X 含有 41 個(gè)高性能伺服驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，達(dá)闥機(jī)器人 Cloud Ginger 2.0 采用 41 個(gè)柔性智能關(guān)節(jié)，傅利 葉通用人形機(jī)器人 GR-1 全身更是多達(dá) 51 個(gè)自由度。

　　國產(chǎn)伺服有望迎來加速發(fā)展

　　伺服系統(tǒng)是使系統(tǒng)終端執(zhí)行結(jié)構(gòu)根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)包括位 移、轉(zhuǎn)速和力矩等多維度動(dòng)作的設(shè)備總稱，主要包括伺服驅(qū)動(dòng)器、 伺服電機(jī)兩部分。伺服驅(qū)動(dòng)器接受上位機(jī)發(fā)送的信號，轉(zhuǎn)換為 功率信號 ( 即能夠控制電機(jī)的電流 ) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，編碼器作 為核心傳感器將電機(jī)實(shí)時(shí)位置傳送回驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器及時(shí)修正 信號指令，確保電機(jī)位置、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速滿足預(yù)定要求。

　　據(jù)睿工業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2023-2026 年，人形機(jī)器人軟硬件、 集成等技術(shù)仍不成熟，該階段仍以小批量測試為主，眾多廠商 進(jìn)入，但實(shí)際出貨量不超過千臺(tái); 2027-2030，人形機(jī)器人技 術(shù)初步成熟化，將率先在工業(yè)裝配、特種行業(yè) ( 消防等 )、醫(yī)療、養(yǎng)老等行業(yè)得到應(yīng)用，出貨量將快速提升，樂觀估計(jì)，到 2030 年全球人形機(jī)器人出貨量將接近 20 萬臺(tái)，市場規(guī)模超千億元。

　　從入局人形機(jī)器人賽道玩家來看，以波士頓動(dòng)力、 Engineered Arts、 優(yōu) 必 選 為 代 表 的 傳 統(tǒng) 玩 家，F(xiàn)igure AI、 Sanctuary AI、Apptronik、智元機(jī)器人、宇樹科技為代表的初 創(chuàng)公司，特斯拉、寶馬、奔馳、小鵬等汽車公司，以及小米、 科大訊飛、百度等互聯(lián)網(wǎng)大廠內(nèi)外資、新舊力量、跨界巨頭等 多方勢力競爭將重塑人形機(jī)器人市場格局。

　　2023 年人形機(jī)器人入局玩家較少，但預(yù)測 2024 年廠商將 破百家;到 2030 年，全行業(yè)玩廠商破千家，預(yù)計(jì)未來將看到 更多來自國內(nèi)的廠商。在人形機(jī)器人商業(yè)化加速的背景下，憑 借技術(shù)上的突破、性價(jià)比等優(yōu)勢， 國產(chǎn)伺服系統(tǒng)等驅(qū)動(dòng)廠商有 望深度參與人形機(jī)器人市場。

　　清能德創(chuàng)伺服驅(qū)動(dòng)方案

　　作為中國機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)先者，清能德創(chuàng)積極參與人形 機(jī)器人創(chuàng)新中心(首家聚焦于人形機(jī)器人核心技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā) 以及應(yīng)用生態(tài)建設(shè)的創(chuàng)新中心)的組建，并已推出應(yīng)用于四足 機(jī)器人和雙足機(jī)器人的高功率密度高性能伺服產(chǎn)品。

　　清能德創(chuàng)表示，后期將進(jìn)一步針對人形機(jī)器人所需的高爆 發(fā)、高性能和高功率密度伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行系列技術(shù)研發(fā)和功能優(yōu) 化，推出一系列滿足人形機(jī)器人不同關(guān)節(jié)要求的高性能伺服驅(qū) 動(dòng)解決方案，并積極參與建立國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為人形機(jī)器人 共性技術(shù)突破提供有力基礎(chǔ)支撐。

　　據(jù)了解，清能德創(chuàng)驅(qū)動(dòng)器所采用 GaN 驅(qū)動(dòng)技術(shù)，初步規(guī) 劃了三個(gè)型號，可基本滿足人形機(jī)器人腰、髖、膝、肩等關(guān)節(jié) 的性能要求。

　　此外，清能德創(chuàng) RJM 機(jī)器人關(guān)節(jié)具有精準(zhǔn)(雙絕對值編碼器、 高精度全閉環(huán)控制)、靈活(靈活開放、支持組裝多種形式) 、 易用(快速安裝、方便接線、輕松調(diào)試)、有力(中空無框力 矩電機(jī)、動(dòng)力更強(qiáng)勁)等四方面優(yōu)勢。

　　雷賽智能研發(fā)三大人形機(jī)器人新品

　　近年人形機(jī)器人快速發(fā)展中，遇到共性技術(shù)應(yīng)用問題包括 以下三方面，一是如何平穩(wěn)行走以及快速行走是非常重要的指 標(biāo)，如何做到快速行走又平穩(wěn)，無框電機(jī)在此環(huán)節(jié)起到核心作用， 普通電機(jī)難以實(shí)現(xiàn)高平穩(wěn)高能效運(yùn)行。

　　二是手眼協(xié)調(diào)操作，機(jī)器人如何做到輕松拿起雞蛋并且雙 手傳遞雞蛋，靈巧手里面的空心杯電機(jī)作為重要的環(huán)節(jié)，其一 致性和高響應(yīng)性將決定精確執(zhí)行伸縮動(dòng)作;三是人形機(jī)器人的 執(zhí)行機(jī)構(gòu)多達(dá) 40 余個(gè)，其中每個(gè)行走動(dòng)作都需要 10 余個(gè)執(zhí)行 器協(xié)同完成，如何實(shí)現(xiàn)多機(jī)聯(lián)動(dòng)是對控制器和驅(qū)動(dòng)器重大挑戰(zhàn);

　　雷賽智能 FM1 系列無框電機(jī)主打短小輕薄，動(dòng)力強(qiáng)勁，在 產(chǎn)品設(shè)計(jì)上具有高密度、穩(wěn)運(yùn)行、低溫升、高可靠性、七種尺寸、 高適配性、易集成、定制可選等 8 方面的優(yōu)勢與特色。據(jù)了解， 今年 3 月雷賽智能 FM 無框電機(jī)已實(shí)現(xiàn)成功量產(chǎn)，采用全自動(dòng) 產(chǎn)線，產(chǎn)線具備高產(chǎn)能、高精度、高質(zhì)量， 高智能化的四高特色， 實(shí)現(xiàn)無人生產(chǎn)，每分鐘可產(chǎn)電機(jī) 1 臺(tái)，年產(chǎn)能達(dá) 30 萬臺(tái)。

　　此外，雷賽智能推出標(biāo)準(zhǔn)型 EC 系列、高轉(zhuǎn)速 ECH 系列、 大轉(zhuǎn)矩 ECT 系列空心杯電機(jī)，具備高效率、高響應(yīng)、高轉(zhuǎn)矩、 高可靠、低溫升、低振動(dòng)、低噪聲、小體積等特點(diǎn)。

　　在人形伺服驅(qū)動(dòng)器方面，具備名片大小(50-750W 的規(guī)格， 76*50*33.5)、接口豐富(支持抱閘、雙模擬量、雙編碼器) 、 方便易用(內(nèi)徑通孔設(shè)計(jì)、做好功能封裝) 、更柔順(支持 2 路力矩傳感器、用于力控) 、更精準(zhǔn)(支持 2 路絕對值編碼器， 實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，消除機(jī)械誤差) 、更安全(支持 2 路 STO 輸 入)、強(qiáng)匹配(圓形驅(qū)動(dòng)器、與無框電機(jī)強(qiáng)匹配) 、可定制等 核心產(chǎn)品特性。

　　結(jié)語

　　國內(nèi)企業(yè)目前伺服系統(tǒng)應(yīng)用主要集中在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域， 未來隨著人形出貨量增長，更多的系統(tǒng)將用于人形機(jī)器人領(lǐng)域， 為產(chǎn)業(yè)鏈帶來更多的市場增量。