重磅消息!哈工大研制出新型软机械手,灵活似人类手臂,可精密运动控制【附人形机器人技术赛道观察图谱】

趋势速递

瞻观前沿

在探索智能机器人技术的前沿征途中,科学家们始终怀揣着一个梦想——创造出能够像人类手臂一样灵活且安全的软机械手。

7月17日,哈尔滨工业大学对外发布一则好消息,机器人技术与系统全国重点实验室副主任、哈工大机电学院朱延河教授团队成功地将复合肌腱与气动肌肉的创新结合应用于软机械手的设计中,打造出了具有优异可变刚度范围和精密运动控制能力的TSM软机械手。实现了优异的可变刚度范围和精密运动控制。目前,相关成果发表在机器人领域国际顶级期刊《IEEE机器人学汇刊》。

TSM软机械手的独特之处在于其驱动结构的精巧设计。团队首次提出了鲍登管和电缆肌腱组成的复合肌腱与气驱锥形波纹管的紧凑集成方案,这一设计巧妙地平衡了机械手的灵活性与力量输出,实现了从柔软到刚硬的广泛可变刚度范围。这一特性对于软机械手在不同环境和任务中的适应性至关重要,尤其是在需要精确操控和力量调节的复杂场景中。

朱延河教授团队还开发了一套基于深度学习方法与闭环迭代反馈控制器相结合的控制策略。不仅提升了软机械手的运动精度,达到了毫米级控制水平,还赋予了它强大的自适应性,能够灵活应对外部环境的变化和扰动。实验结果显示,TSM软机械手在遥操作控制下能够稳定地完成越障抓取等复杂任务,并在人手干扰下沿平面精确跟踪轨迹,充分验证了其在实际应用中的可靠性和稳定性。

医疗手术、工业制造、救援服务等众多领域,TSM软机械手的应用前景广阔,有望大幅提升作业效率,减少人员风险,推动相关行业向更加智能化、安全化的方向发展。

哈工大研制出新型软机械手

(图片来源:摄图网)

技术价值观察

人形机器人产业链主要包括上游的核心零部件,例如无框力矩电机、空心杯电机、传感器、专用芯片等;中游为机器人本体制造,包括设计、制造、测试三大环节;下游为人形机器人应用领域,包括工业制造、仓储物流、医疗服务、商业服务、家庭使用等。

哈工大机电学院朱延河教授团队开发出像手臂一样灵巧的软机械手,处于人形机器人产业链的中游环节。

图表2:中国人形机器人行业产业链

宏观市场观察

全球人形机器人企业区域分布

全球人形机器人企业主要分布在美国、中国、日本、英国等区域,例如美国的1X Technologies公司、Boston Dynamics公司、Agility Robotics公司;英国的Engineered Arts公司;日本的本田公司;中国则有智元机器人、优必选、傅利叶智能、达闼、小米等公司。

图表1:全球人形机器人代表性企业区域分布

中国人形机器人行业竞争格局

人形机器人更能适应于各类现实生活的场景,使得机器人能从专用转向通用,增大规模效应降低成本;此外,人形机器人也是实现具身智能的最佳物理形态之一,长期看人形机器人将拥有巨大的市场空间。优必选、小米推出人形机器人的时间较早,而智元机器人、追觅科技、达闼、傅利叶智能、宇树科技均于2023年推出人形机器人。

图表1:2023年中国人形机器人行业企业的基本信息

人形机器人软硬件发展均存在难点

相比于工业机器人,人形机器人更能适应于各类现实生活的场景,使得机器人能从专用转向通用,增大规模效应降低成本;此外,人形机器人也是实现具身智能的最佳物理形态之一。但目前人形机器人行业仍处于萌芽期,在软硬件方面均存在发展难点:硬件方面灵敏度与承压能力的协调,关节能力不能匹配运动规划;软件方面技术研发难度大,算法是核心,需不断的训练与迭代。

图表3:中国人形机器人行业发展难点分析

中国人形机器人技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,目前人形机器人关键技术强相关的城市集群主要集中在华中地区和粤港澳大湾区,尤其是广东省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于人形机器人研发,成为潜在的人形机器人技术发展中心。根据热力图的分布,粤港澳大湾区有极大的可能性成为人形机器人技术的先导区域。重点关注广东省深圳市龙岗区、广东省广州市南沙区、湖南省长沙市芙蓉区等地的相关企业,以及这些地方对人形机器人产业发展的投资环境和潜力市场。

中国人形机器人技术赛道热力图

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更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国人形机器人(仿生人)行业发展前景预测与投资战略规划分析报告

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