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人形机器人爆火电机系统的下一个万亿级蓝海

时间: 2024-11-08 14:01:23 | 作者: 环亚体育全站APP

目前，全球人形机器人产业大爆发，虽然规模性商业落地还需时日，但已经来到了“井喷前夜”。在人形机器人系统中，电机控制管理系统是核心元件之一，也即将迎来一片新的产业蓝海。

在前不久举办的Inclusion外滩大会上，人形机器人成为焦点，来自多家科技公司的多款新型机器人亮相。比如，宇树科技全球首款拥有原地后空翻能力的全尺寸电驱人形机器人Unitree H1、四足机器人Go2均参加了Inclusion外滩大会;田螺云厨和支付宝百宝箱合作研发的AI烹饪机器人也参与了Inclusion外滩大会，工作人员称，可以自动识别食材，根据食材推荐菜单供用户选择，只要按照提示步骤操作，就能收获一盘菜肴。

当前，发展人形机器人可谓是天时地利人和。政策方面，无论是国家还是地方，都推出了非常多的人形机器人产业指导和扶持政策。举一个例子，去年10月，我国工信部印发了《人形机器人创新发展指导意见》，这份文件指出，要加快推进我国人形机器人产业创新发展，为建设制造强国、网络强国和数字中国提供支撑。

除了国家层面的指导性政策，地方政府也是非常看重人形机器人产业高质量发展，目前北京、上海和深圳最为积极。分享一个北京方面的政策，《北京市机器人产业创新发展行动方案(2023-2025年)》要求，到2025年，北京市机器人产业创造新兴事物的能力大幅度的提高，培育100种高技术高的附加价值机器人产品、100种具有全国推广价值的应用场景，万人机器人拥有量达到世界领先水平，形成创新要素集聚、创新创业活跃的发展生态。全市机器人核心产业收入达到300亿元以上，打造国内领先、国际先进的机器人产业集群。另外，北京还于2023年11月在北京亦庄成立了国内首个省级人形机器人创新中心——北京人形机器人创新中心。

为什么政策如此重视人形机器人呢?其实是看中了人形机器人巨大的发展的潜在能力。目前，已经比较明确的场景有工业生产、陪护、家务、物流、军事和航天等。在工业生产领域，Figure AI公司最新发布的人形机器人Figure 02是最吸引关注的，这款机器人已确定进入汽车工厂来测试，德国汽车制造商宝马此前宣布，首次在其美国斯巴达堡工厂中使用Figure AI的人形机器人。Figure 02在持续数周的测试操作中，在真实生产环境中成功将钣金零件插入车身结构中。据宝马集团称，相关生产步骤需要特别的触觉能力。Figure 02可以熟练地独立放置各种复杂零件，精度可达毫米级。

相较于Figure 01，Figure 02的计算能力和人工智能推理能力提高了3倍，手部有16个自由度，能够携带重达25公斤的物体。每一根手指都由一个集成单元驱动。同时，大量的电源传感器信号布线被包裹在手和手指上，这为其提供了与人类手腕相似的力量运动范围。

在物流运输领域，目前可选的人形机器人非常多，包括Agility Robotics、1x、Figure AI、Apptronik等多家企业都已经推出相关方案。美国俄勒冈州立大学工程学院孵化的机器人公司Agility Robotics与知名供应链解决方案提供商Zion Solutions Group宣布达成战略合作，旨在一同推动人形机器人在工业环境中的实用性和系统集成。Agility Robotics研发的Digit双足移动操纵机器人(MMR)专为解决仓储自动化所面临的难题而设计，采用了人工智能模型，能快速、持续地适应新的任务和工作流程。同时，这款机器人能够高效地处理那些单调乏味的非整装物料搬运任务，同时还能有效地将手动操作和自动化流程紧密连接起来。

统计多个方面数据显示，2026年中国人形机器人产业规模将突破200亿元，到2035年人形机器人市场规模有望超过11000亿元，成为万亿规模市场。

人形机器人作为现代智能科技的重要代表，具备模拟人类肢体运动和动作的能力，要实现这些能力就离不开电机。因此，电机系统被认为是人形机器人发展的核心赛道之一。

从电机用量的角度来看，目前单台人形机器人的电机用量超过40个，也会涉及很多电机类型。比如，步进电机是线性关节和眼球控制等系统主要是采用的电机。在线性关节里，步进电机能快速响应指令，使机器人能够准确地完成各种动作。同时，步进电机还具备较高的效率和稳定能力，保证了人形机器人的运动平稳性和精确性。另外，步进电机在人形机器人的眼睛部位具有较好的适配性，因此在人形机器人眼部安装步进电机是一个理想的选择。

空心杯电机则是旋转关节主要用到的电机，作为直流永磁的一种，最大的特点是转子在结构上突破了传统电机的转子结构及形式，采用的是无铁芯转子，降低了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其质量和转动惯量大幅度降低，由此减少了转子自身的机械能损耗。综合看来，空心杯电机拥有功率密度高、常规使用的寿命长、响应速度快、峰值转矩高、散热性好等优点。特斯拉的人形机器人Optimus就是空心杯电机应用的一个典型案例。

另外，人形机器人在控制环节还会用到无框力矩电机，能够在电机低速甚至堵转时仍能提供稳定的力矩给负载。在驱动和动力方面，主要用到的电机包括有刷电机、无刷电机、单相交流电机、三相交流电机和直线电机等。

与传统的机器人相比，人形机器人在环境适应性、任务操作多样性和人机交互方面具有非常明显优势。当然，这就要求应用于人形机器人的电机有着更精准高效的控制，以完成更复杂的控制逻辑，随着人形机器人逐渐释放潜力，电机系统有望继续升级革新，一起撬动万亿级别的人形机器人应用市场。

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