虹科方案丨小型線性伺服器作為人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)的動力來源

一、人形機(jī)器人藍(lán)海蓄勢待發(fā)

在2023年8月16日下午，備受矚目的2023世界機(jī)器人大會在北京盛大開幕。展會期間，除了已被廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域的協(xié)作機(jī)器人之外，人形機(jī)器人大顯神通：有的如服務(wù)生般端茶倒水，有的如詩仙李白精通詩賦。

近兩年來，在小米、特斯拉等大企的不斷推動下，人形機(jī)器人的熱度長期居高不下，尤其是近來在AI技術(shù)的加持下，各大企業(yè)看到人形機(jī)器人進(jìn)一步加速落地的可能性，曾經(jīng)被視為噱頭大于實(shí)際的“鋼鐵俠”，正在各方入局下逐漸成型。

人形機(jī)器人行業(yè)大事件梳理

01 2021年，特斯拉首次透露人形機(jī)器人“擎天柱”概念圖和相關(guān)視頻。

02 2022年9月30日，特斯拉在發(fā)布會上展示“擎天柱”原型機(jī)。

03 2022年8月，小米發(fā)布人形機(jī)器人“CyberOne”。

04 2023年5月16日，特斯拉股東大會展示“擎天柱”人形機(jī)器人最新進(jìn)展，運(yùn)動控制能力持續(xù)進(jìn)化，AI能力大幅提升。

05 2023年8月16日至22日，2023世界機(jī)器人大會上，小米、宇樹、達(dá)闥、大連蒂艾斯等企業(yè)紛紛展示人形機(jī)器人。

二、仿生手的關(guān)節(jié)動力來源

從遠(yuǎn)景來看，人形機(jī)器人產(chǎn)品業(yè)務(wù)的場景需求還是非常大的，核心代替的是現(xiàn)在與人相關(guān)的業(yè)務(wù)需求。因此，該行業(yè)需要AI技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、機(jī)電技術(shù)的加持，去充分發(fā)揮仿人機(jī)器人跨領(lǐng)域、多任務(wù)、多場景的適應(yīng)能力?？梢哉f，當(dāng)下人形機(jī)器人行業(yè)面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)，并不在于機(jī)器人技術(shù)本身，更多在于整個(gè)工業(yè)的水平及其整合與創(chuàng)新。

人形機(jī)器人三大基本要素

01 傳感器：本體感受傳感器、觸覺+視覺+聲音傳感器、機(jī)器視覺等

02 執(zhí)行器：減速器、伺服系統(tǒng)、微電機(jī)等

03 計(jì)劃控制：控制器、工控系統(tǒng)、AI系統(tǒng)等

上述技術(shù)共同打造了人形機(jī)器人卓越的移動能力和工作范圍。在移動能力方面，不僅僅考慮工作范圍的大小，還包括仿生手的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、能觸達(dá)的區(qū)域大小和靈活的交互。而小型線性伺服執(zhí)行器則是實(shí)現(xiàn)仿生手靈活性的關(guān)鍵動力來源。

小型線性伺服執(zhí)行器是一種小型化的線性運(yùn)動裝置，它結(jié)合了傳統(tǒng)的線性執(zhí)行器和伺服驅(qū)動技術(shù)，能夠?qū)?zhí)行器的位置、速度和力量進(jìn)行精確控制，在體積小的同時(shí)能夠保持精度高且快速響應(yīng)和調(diào)節(jié)，功耗相對于伺服電機(jī)+諧波減速機(jī)的方案大大降低，性能上也是小型步進(jìn)推桿所不能實(shí)現(xiàn)的。

虹科最新推出的HK-12Lf小型線性伺服執(zhí)行器，設(shè)備尺寸最小僅 50*36*18mm，重量也僅有100g左右，但卻能夠提供100N的推力，在降低使用頻率的情況下，推力甚至能夠達(dá)到200N。其失速力基本為所能提供推力的5-6倍，即此款設(shè)備在受力超過600N時(shí)電缸才會無法保持原定速度和工作狀態(tài)。

在人形機(jī)器人的使用上，HK-12Lf小型線性伺服執(zhí)行器能夠?yàn)榉律鷻C(jī)械手提供強(qiáng)大的動力來源，實(shí)現(xiàn)抓握力度和速度的精準(zhǔn)控制。

除了人形機(jī)器人的仿真夾爪，機(jī)器人夾具、攀爬機(jī)器人、蜘蛛機(jī)器人關(guān)節(jié)也同樣可以由HK-12Lf提供動力。

三、HK-12Lf的其他應(yīng)用場景

除了在機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域的應(yīng)用，HK-12Lf小型線性伺服執(zhí)行器能夠通過電位器進(jìn)行絕對位置感知且無需復(fù)位，達(dá)到30-50μm的重復(fù)定位精度，適用于醫(yī)療領(lǐng)域的電子注射、移液設(shè)備等。

HK-12Lf 有多種行程可選，最高可達(dá)90mm，速度最快可達(dá)110mm/s，擁有32Bit微控制器、4096高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器，1024步動態(tài)速度控制，同時(shí)帶有Z軸自鎖功能，在實(shí)現(xiàn)精度、速度、耐用度的前提下保障使用安全性。在工業(yè)領(lǐng)域，HK-12Lf也可用于閥門控制、鎖定夾緊、調(diào)整加工件位置/角度、深度/厚度檢測等場景。

此外，HK-12Lf小型線性伺服執(zhí)行器還具備豐富的可選配件和安裝方案，能夠根據(jù)您的具體應(yīng)用場景進(jìn)行組合，具有高度的靈活性和適應(yīng)性。

在多方入局下，人形機(jī)器人正從概念逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。而在仿人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),尤其是仿生手的制造過程中，小型線性伺服執(zhí)行器是不可或缺的動力來源。HK-12Lf小型線性伺服執(zhí)行器具有體積小、推力大、精度高的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)抓握力度和速度的控制，為人形機(jī)器人的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的動力支持，也可廣泛應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療、實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。

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