他们造出最像人手的机械手

2024-12-12 来源:宝安日报

兆威机电工作人员在测试零部件。

灵巧手根据人的手势做出相应动作。

在上个月结束的第二十六届中国国际高新技术成果交易会上,机器人、灵巧手等具身智能产品上演“绝活”,吸引了大众的眼球。

位于宝安的深圳市兆威机电股份有限公司(以下简称“兆威机电”)生产的灵巧手便是其一。在高交会首日,兆威机电发布的手指集成驱动的高可靠灵巧手以其领先的技术迅速“走红”。在其“走红”的背后隐藏了哪些“黑科技”,对于这条竞争激烈的赛道,兆威机电还会带来哪些突破和惊喜?

从“微小驱动”走向“人形机器”大赛道

作为具身智能的一种新型末端执行器,灵巧手以“最像人手的机械手”特性,吸引众多关注。

在兆威机电的实验室,记者看到了灵巧手执行操作指令的过程:通过屏幕对人手进行动作识别,然后经过数据传导,灵巧手便能迅速做出与人手相同的动作。

灵巧手为何能展现出堪比人手的灵活性?“灵巧手内部有着复杂但却清晰的数据线、PCB板,以及各种微型驱动装置。”兆威机电人形机器人执行主任陈毅东博士介绍,“兆威机电灵巧手的核心是精准灵巧,确保设计寿命高达10年。每个指节都采用电机搭配微型减速器和丝杆驱动,微驱控制器主频高达600M,结合高密度、高集成与布局优化的PCB设计,实现精确的动力输出和快速响应。”

我们在日常生活中可以清晰地感知到人手的灵活性靠关节支撑,而兆威机电灵巧手的制造理念便包含了其独创单关节驱动技术。根据《手部姿态估计方法综述》,人手自由度共有26个,其中本体自由度21个,手腕自由度5个,如今还没有能超越人手灵活性的机械手。兆威机电的灵巧手整手设计有17个自由度,单只手指自由度大于等于3个,处于当前灵巧手研发制造领域的前列。

兆威机电2001年在宝安成立,2020年在深交所上市,专注于微型驱动系统的设计、研发与制造,为如今发展具身智能产品打好了坚实的基础,从“微小驱动”走向“人形机器”大赛道,兆威机电可谓掌握了核心优势。

灵巧手突破和未来展望

证券公司申万宏源的一份研究报告认为,灵巧手热度爆发的根源是,人形机器人经过一年以上的迭代后,行走、平衡等运动能力已经基本实现,未来要在具体场景实现具体功能,灵巧手的感知和操控是重要突破方向。“触觉是仅次于视觉的重要信息来源。”

那么在具备了关节控制自由度等一系列较为成熟条件的基础上,灵巧手下一步的发展方向是什么?陈毅东透露:“我们将在下个月的CES(国际消费类电子产品展览会)上,推出穿上集成电子皮肤的灵巧手。”

穿上皮肤的灵巧手将呈现什么效果?举个例子,当灵巧手抓取物体时,仅能依靠机电控制、视觉等判断能否抓住,但是对于表面光滑、脆弱的物体,如鸡蛋一类,是无法确认其力度是否控制精准的。穿上集成电子皮肤的灵巧手,就如同有了人手的触觉,通过压力和摩擦力等更好地进行感知。

目前,兆威机电灵巧手可适应工业生产、特种作业、生活服务等复杂多变的操作环境,为人形机器人走进千家万户提供更多可能。为了这些实操和可能,兆威机电同步加速与中国科学院深圳先进技术研究院的产学研合作,让灵巧手早日具备“小脑”自主学习功能。

创新主体映射产业集群具体画像

作为宝安本土企业,兆威机电的发展和突破是宝安几十万创新主体的生动缩影。宝安是深圳产业大区、创新大区,这里孕育了7229家国家高新技术企业,连续七年领跑全国县区;专精特新“小巨人”、单项冠军数量在全市名列前茅。优质企业的加速聚集促使宝安的形成优势明显的产业集群。

以兆威机电所处的人工智能产业集群来看,宝安已初步形成基础层、技术层、应用层的人工智能全产业链布局,集聚424家人工智能企业,其中规上企业267家,占比全市20%。2024上半年,全区人工智能产值220亿元,同比增长7.6%,占全市总规模的28%。最鲜明的一组数据是:宝安约80%的人工智能企业分布在应用层,贡献全区约70%的人工智能产值,这也充分印证了宝安科技创新的务实底色。

除了在数字上的体现,宝安发展人工智能的决心也表现在行动上,值得一提的是,宝安携手前海推动华为(深圳)全球具身智能产业创新中心落地,通过建立覆盖基础技术研发、联创项目、具身产品、应用场景的人工智能全过程,充分释放“科技巨头”+“前海优势”+“科技大区”的组合效应,为宝安开展人工智能研究、推动科技成果落地增添更大助力。

宝安日报记者 高山/文 刘安邦 陈建壬/图