手中的亿万大机会灵巧
人形机器人行业的高额融资早就屡见不鲜,但最近有一家生产灵巧手的公司,在种子轮融资超过1亿元,由红杉种子基金和万凯新材料投资,力合资本、力合金融、华仓资本、鞍羽投资。这一轮融资是灵巧手行业迄今为止最大的种子轮投资。
作为一种新型的终端执行器,机器人灵巧手在机器人与环境的交互中起着关键作用。一般来说,工业机器人使用特殊的爪子来操作。爪子是为特定任务设计的执行器,具有成本低、效率高的优点,但实用性差。而且人形机器人的操作目标是不确定的,要求执行器具有很高的灵活性,即需要灵巧的手。人形机器人所提供的价值,将主要以灵巧手的方式展示。

今日为您介绍灵巧手的两个组成部分:
①驱动模块:电机驱动是目前灵巧手的主流驱动方案。空心杯电机、无刷DC电机、无框扭矩电机都有应用。目前,空心杯电机是主流方案。
②传动模块:灵巧手的传动系统是连接驱动系统和执行终端(手指关节)的关键部件。其核心功能是将动力源的旋转或线性运动转化为手指关节的精确运动,从而实现抓取、捏合、旋转等复杂操作。

第一,驱动模块-空心杯电机
机器人灵巧的手结构简单,需要在有限的空间内集成多个电机,从而实现多个手关节的灵活性,扭矩的大小决定了手指关节的抓握力。因此,高功率密度的电机(输出功率在有限体积内增加)应该是灵巧的手动驱动单元的首选。

作为人形机器人灵巧手末端执行器的核心部件,空心杯电机可分为无刷空心杯电机。

1、兆威机电
机器人灵巧的手需要微型电机,体积小,精度高,生产难度大。人形机器人使用的空心杯电机直径一般在13毫米以下,每分钟高速运行几万-10万转,各机械零件公差难以配合,对精密制造能力要求很高。

国外厂家空心杯电机品类齐全,Faulhaber、maxon空心杯的直径可以小到3-5mm,国内厂家很少有12mm以下的空心杯电机。目前,兆威机电有限公司是国内为数不多的可以生产直径小于10mm的电机的厂家之一,目前直径达到6-12mm,兆威已经在开发4mm的电机,有望打破垄断。

2024年11月14日,基于电机减速器等核心部件的自主生产能力,兆威机电正式推出了其手指集成驱动的高可靠灵巧手。这款灵巧的手机有17个主动执行单元,单个手指的自由度大于或等于3个。整只手的关键部件都是自主开发的,包括电机、减速器、控制器等。,其中高效高功率传动模块的设计寿命高达10年。

传动模块-健绳传动模块-健绳传动模块
常用的传动方式,包括腱绳传动、连杆传动、齿轮蜗杆传动、带传动等。

腱绳传动是目前灵巧手部研究中广泛使用的一种传动方式。腱绳在一定程度上模拟了人手肌肉的驱动能力,具有很强的抗拉能力。由于腱绳传动所需的驱动器位于远端,可以缓解手指末端的负荷和惯性扭矩,提高抓取速度和灵活性,轻松实现手指多自由弯曲和电机驱动力的远距离传输,适用于高自由灵巧手,在机器人领域具有重要的实用价值。

全新Gen3的特斯拉Optimus机器人灵巧手选择“齿轮箱箱” 丝杠 腱绳的传动方案,一级传动采用行星齿轮箱,二级传动通过丝杠提供高精度的线性传动,三级传动通过腱绳连接手臂模块和手指。

腱绳材料一般分为不锈钢、聚合物纤维两种,其中聚合物纤维应用较为广泛。HMWPE(超高分子量聚乙烯纤维)是目前广泛使用的腱绳材料。在线密度相同的情况下,该材料的抗拉强度是钢丝绳的15倍,具有密度低、抗切割、耐化学腐蚀、耐磨、抗冲击等优异性能。
1、南山智尚
公司是国内精纺羊绒的龙头企业,积极布局新材料化纤业务。公司在深化毛纺和服装传统主营业务的同时,打造了毛纺服装与新材料“双链协调”的发展体系,完成了传统主营业务与新材料业务的协调发展。
超高分子聚乙烯纤维聚乙烯纤维(UHMWPE)它是一种高性能纤维,含量超过100万,具有强度高、耐磨、耐低温、耐紫外线、耐腐蚀等特点。它是目前强度和比模量最高的纤维之一,常被称为碳纤维和芳纶的三种高性能纤维。
UHMWPE纤维的大规模生产已经在全球范围内完成,包括荷兰、美国、日本和中国。根据现代化工公布的UHMWPE纤维现状及趋势,2023年海外UHMWPE纤维产能约为22,000吨/年。美国埃万特、美国霍尼韦尔和日本东洋纺约占海外UHMWPE纤维产能的90%,产能分别为14200吨/年、3200吨/年和3000吨/年。

由于其优异的物理性能和耐化学性,超高分子量聚乙烯纤维成为灵巧手腱绳的理想材料。伴随着人形机器人产业的快速发展,灵巧手作为不可或缺的关键部件,其市场需求大幅增长。通过国外多家头部公司的例子可以看出,超高分子量聚乙烯纤维作为灵巧手腱绳材料的选择更为广泛。在高精度、频繁使用、长期受力的条件下,这些材料能满足灵巧手动传动的需要。
该公司拥有3600吨超高分子量聚乙烯纤维的生产能力和12条生产线。通过前期的大规模自主开发,具有技术领先优势,纤维质量和强度在中国排名第一。在投资者互动平台上,公司决定与多家机器人公司进行行业交流,并将扩展到电子皮肤和传感器领域。


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