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中国团队INNFOS历经数年研发智能柔性关节,竟然解决了世界机器人的大难题

2019-08-21 11:55
来源: DoNews

8月20日,INNFOS在北京亦创国际会展中心A馆举办新品发布会。会上,INNFOS发布了两个系列的新型执行器,一款是针对多足机器人设计的高性能执行器QDD-NU80;另一款是全系列智能柔性执行器SCA亲民版——QDD lite。

自2011年成立以来INNFOS便一直专注于高性能机器人的智能柔性执行器研发。如今机器人行业,超低性能的舵机与超低性能的伺服电机存在着巨大的断层。此次INNFOS发布的两款新品突破了传统舵机与伺服电机的局限性,逐渐弥补机器人行业的市场缝隙。

低成本、高性能,QDD-lite有望取代舵机?

作为高端机器人的智能柔性执行器方案提供商,INNFOS自主研发的智能柔性执行器(SCA)填补了高端机器人领域的技术空白。此次发布的QDD Lite系列是SCA的亲民版,该系列共有 QDD Lite-EL20、QDD Lite-NE30、QDD LIte-PR60三个型号。

中国团队INNFOS历经数年研发智能柔性关节,竟然解决了世界机器人的大难题

QDD Lite系列产品与传统舵机相比,具有低成本、高性能的特性,其中,最小型号的QDD Lite-EL20执行器售价不到千元,其性能却远远高出与同价位的舵机。甚至有业界人士认为,INNFOS发布的QDD Lite系列执行器有望取代舵机市场。

在当前的机器人市场中,舵机的性能不高已经是行业共识,QDD Lite系列针对舵机的不足进行了升级。以控制方式为例,舵机一般以PWM通信为主,这种通信方式是开环的,舵机是否完成指令,何时完成指令,以及运动速度等等信息均不得而知。不仅如此,长时间堵转或过载极容易造成舵机的烧毁。

针对这类问题,QDD Lite系列执行器拥有标准的工业伺服系统。INNFOS工作人员介绍:“QDD Lite系列执行器拥有标准的工业伺服系统,如电流模式、速度模式、位置模式等等,具备过压保护、过流保护、过载保护,堵转保护等多种保护功能,进一步提高产品的可靠性。其完全闭环的控制方式,在控制精度和执行性能上完全不是舵机能够比拟的。”

中国团队INNFOS历经数年研发智能柔性关节,竟然解决了世界机器人的大难题

通过上表我们可以发现,QDD-Lite在控制方式、运动范围、供电方式等诸多方面,均比舵机有优势。QDD-Lite系列产品的确能够解决舵机出现的诸多问题,例如,定位精度低、无自我保护程序和通讯距离短且精度低等。对于机器人硬件行业来说,或将迎来一场革新。

四足机器人火爆,满足需求的执行器却寥寥无几?

QDD Lite系列产品的性能远远优于传统舵机,弥补了舵机低性能的缺陷。QDD-NU80则主打四足机器人市场,发现问题,解决问题。

IDC发布的研究报告显示,中国机器人市场持续高速增长,2017-2022年复合年增长率(CAGR)达到26.9%。2022年中国机器人市场规模将达到805.2亿美元,全球占比高达38.3%。不仅如此,四足机器人在学界和工业界成为了热门项目。

四足机器人的兴起,势必会带动四足执行器的发展。INNFOS工程师介绍:“四足往往需要站立、走动、弹跳、负载等等,甚至在不同的路面环境中完成相应的任务。这些复杂的运动场景,使得四足机器人必须对其执行器要求苛刻。”

一般来说,四足机器人要求执行器具有扭矩密度大、功率密度大、控制系统高度集成、柔性控制等特性。市面上能满足这些需求的执行器却寥若星辰。

为了满足四足机器人对扭矩的需求,INNFOS的QDD-NU80将减速器内嵌其中,在增加扭矩的同时,保证了紧凑的机械机构。同时,减速器的嵌入,让QDD-NU80在整机质量453.1g的情况下,峰值扭矩达19.8Nm,也使得其扭矩密度大幅提高,更加符合四足机器人对扭矩和扭矩密度的需求。

不仅如此,四足机器人对执行器的体积和形态也有着较高的要求。由于四足机器人身形的要求,QDD-NU80采用了更为实用的扁平化结构,使得更能适应四足机器人的轴关节等部位的行动要求。

对于四足机器人来说,柔性控制是机器人产品中必不可少的特性。不过,市场上很少有能够兼具柔性和刚性的同类型产品。QDD-NU80不仅柔性技术非常完善,其刚性强度也很高。INNFOS究竟如何突破这项技术难关的呢?INNFOS介绍:“我们采用力矩传感器,可以低成本的实现力控。与此同时,我们运用准直驱技术,以很小的减速比配上大扭矩密度的电机,便可以做到低成本、高产量的情况下实现力控。”

众所周知,波士顿动力在足式机器人领域的技术已经是世界前沿,不过在市场化方面依旧成绩不佳。国内足式机器人的研究有了迅猛发展,不过多为科研院所,市场化情况依旧不尽人意。INNFOS介绍:“目前,国内外的客户都有买QDD-NU80来做自己的项目,其中,国外的有某知名大学实验室用于实验,国内的有深圳一家公司用于做外骨骼机器人。”

机器人行业欣欣向荣,硬件行业前景广阔

如今机器人市场大热,根据新思界产业研究中心发布的《2019年机器人行业投资可行性分析报告》显示,2018年中国机器人市场规模为596亿元,其中,工业机器人服务机器人特种机器人占比分别为71%、21%、8%;但由于中国机器人主要集中在中下游,技术含量稍低,利润率不高,行业的上游有较大的投资机会。

随着机器人愈发火爆,作为机器人产业发展基础的关键零部件便变得愈发重要。机器人有三大核心零部件,分别是精密减速器、控制器以及伺服电机。新思界产业分析认为,中减速器和高端伺服电机被一直国外几家大公司垄断,很多国内企业尚不具备核心零部件自产能力。

而这三大核心零部件占整个机器人总成本的80%以上,是产业链中利润高的一环,也是市场定价强的环节。

INNFOS创始人在创业初期便意识到,机器人的控制器和伺服电机等核心零部件一直被国外控制不是长久之技。因此,他们从最开始自主研发一款高性能的机器人转成研发出高集成性、高性能、低成本的智能柔性执行器。

随着机器人行业日渐成熟,企业意识到核心技术的缺失会为企业带来致命的危险。因此在工业机器人领域,像伯朗特等机器人公司正在开始布局上游核心零部件业务。据行业人士透露,消费级机器人的上游产业还处于初始阶段,并未出现龙头企业。由此可见,消费级机器人的上游产业 存在着巨大的投资前景。

无论从市场规模还是国家政策来看,机器人的上游产业投资前景广阔已经是不争的事实。在机器人行业欣欣向荣的格局下,像INNFOS这类科创企业在不断突破技术难关。终有一天,先进的机器人硬件技术将会掌握在中国人手中。

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