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超强降维打击?1.6万元的机械臂,竟然由这家公司跨界研发?

Jack 机器人大讲堂 2022-08-17

在波士顿动力的机器狗风靡全球后,从2018年起,宇树一直在“憋一个大招”。


当时,Unitree科技CEO王兴兴和团队开会,定下了几个未来机器狗必然要走的战略大方向,机械臂就是其中关键的一步。如今,宇树科技帝国才浮出冰山一角。机械臂能够帮助机器人处理许多需要手臂来完成的功能,例如开门、抓取等等。对于移动机器人而言,机械臂意味着从0到1的全新商业视角。对于家庭生活而言,这也意味着新的可能性。

 

▍Z1性能参数解析

 

对于12月20日推出的Z1 灵巧机械臂,王兴兴的评论是“历经4年3次迭代,最终推出比较满意的这款产品。”

 

细数Z1这款机械臂的优势其实有很多,最典型六大优势:紧凑、轻量;灵巧、灵活;足够的负载;足够的精度;支持关节力控;具有撞击保护功能。就具体参数而言,4.1公斤的自重能够有2公斤的负载,最大臂展达到了0.7米,可谓是一款综合性轻量化高强度的机械手臂。



之所以能够实现如此负载自重比,核心在于其采用了7个完全一样的谐波集成减速电机,并且对于负载大的一个关节,采用两个电机并联的设计,很好把握了机械臂在体积、自重和负载上的平衡,尺寸紧凑也为机械臂带来了更大负载。

 

再往细看,与传统谐波减速机+电机的串联性组合相比,宇树的这种机电一体化创新内嵌超紧凑结构,将整个电机全塞到了减速机里,原先1+1=2的结构变成了1+1=1,这意味着能实现几乎只有市面上近似规格谐波关节单元一半尺寸。空间与体积节省,背后也是宇树对于产品结构与整机设计更深层次的理解。

 

在负载和操作上,宇树最初考虑的就是把握其中更好的均衡。在王兴兴看来,机械臂所考虑的是整个移动机器人端各类场景,这种通用化切入的往往和传统工业并不相同,大多时候,机械臂只需要像人的双手,既能够在工作学习中搬并不太重的东西,也能处理文件、开门、抓取等等细微轻负载场景,因此,如何实现轻量化是宇树在机械臂技术上一直在攻克的核心。



▍轻量化带来更大可能

 

机械臂是移动机器人永远绕不开的问题,轻量化也意味着Z1机械臂不仅仅能够匹配四足机器人,未来也为轮式或履带机器人带来非常多的可能性。

 

除了希望完成开门这类动作,王兴兴也希望这款更轻量化、性价比更高的机械臂,未来能够打开检测、抓取等工业应用的空间,帮助移动机器人加上例如视觉等硬件,拓展小轻量化的纸箱搬运等更多工业场景,为移动机器人厂商提供灵活多样的选择。



因为相较传统机械臂而言,更轻量化的机械臂能够节省移动机器人本身许多操作空间,增加更多功能性硬件。

 

例如在消防应用中,开关安全门应用非常刚需且典型,移动机器人没有机械臂很难完成,但高性能机械臂的综合成本又居高不下,同时长宽高与高自重影响着本体路径规划和负载,因此,面对这类低成本刚性需求,其实轻量化机械臂就让移动机器人有了更广移动集成端的发挥空间。

 

从四足机器人到机械臂的跨越看似很大,但在王兴兴看来,这是从12自由度的机器狗,变为固定机座的6轴机器人,更多属于“降维打击”。

 

“在硬件、机械控制和机器结构上,有太多相似之处,同时在运动控制算法层面更是简单许多。”王兴兴解释道,这使得宇树的四足机器狗团队和机械臂团队,培养出了非常多通用型人才,也为团队打开了许多创新思路。



减速机是宇树团队在机械臂研发过程中遇到的最大阻力。2018年至今,宇树的机器狗经历了数次迭代,机械臂作为与机器狗一直同步研发的产品,内部也经历了多个大版本迭代。例如在关键零部件上,就从双联行星减速机到集成谐波减速机,宇树都有尝试过。

 

在经历了多个减速机后,王兴兴最后拍板选取了综合性能更强,尺寸紧凑度更高的谐波减速器。谈到更深层次的原因,王兴兴认为“不将就”源于对“轻量化可以做得更漂亮”的匠心追求,Z1经过专业设计、科技感十足的金属银灰色机身就是最完美的诠释。

 

除了工业美学,开源也是宇树团队将要进行的下一步动作。“机械臂算法可以更快扩展整个应用场景,门槛当下也并不算很高,开源是未来必然的选择。”在王兴兴看来,广泛的开源性及更低的价格,也为例如酒吧调酒、机器人咖啡或者线下商场机械臂等,打开更多批量使用的可能性。


▍关于未来

 

目前,宇树科技已经分为了To B和 To C两块方向,也在大量朝着教育市场进军。除此之外,宇树也尝试了许多行业端特种应用,例如巡检等特殊场景宇树都有相应产品切入。

 

王兴兴认为,低成本机械臂对于C端玩家无疑也有着更强的吸引力。“在机械臂的加持下,机器狗将拥有更多可能,无论买来用做科技酷玩产品,还是做编程教育,或者户外伴随使用都可以。”

 

四足机器人作为一种毋庸置疑的行业大趋势,无论是腾讯、小米都在积极参与布局,机器人已经迅速出现在人类的早期生活,只是整个行业的发展速度、最终目标应用依然较为缓慢,大家对于方向仍然模糊和疑惑,但仍有很多场景和细节需要打磨。宇树科技Z1这样一款低成本机械臂产品,或许才真正打开了机器人走进家庭生活的新可能,当然各种移动机器人在各类生活场景可以想象的空间仍然很大,依然需要继续做深做透。

 

对于四足机器人的未来,借用王兴兴的一句话来总结,“波士顿动力做的是超跑,我们公司做的是民用轿车。综合性能有点距离,但无论普及度,还是实用性,我们都处于领先并还在不断加强,两者路线并不相同。”


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