http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-09 00:12:27 來源:機器人大講堂
7月20日特斯拉財報電話會議上,馬斯克透露並確認了人形機器人的多項細節,執行器正式被馬斯克確定為人形機器人關鍵零部件。
其表示,目前,特斯拉已製作了大約10個Optimus機器人。但由於Optimus連執行器都需要重新設計和定製,這一部件正成為限製特斯拉產能提升的巨大挑戰。
馬斯克預計,可能要到今年11月份特斯拉才有可能解決這項難題,但采用新部件後,將快速進行行走測試,計劃明年在特斯拉工廠進行實用性測試。
為什麼享譽全球的特斯拉會困於小小的執行器零部件?特斯拉人形機器人確定未來采用執行器這種全新的零部件,是否會帶來全新的產業鏈風口?
01 仿生設計帶來的改變
特斯拉的人形機器人中共有28個ge運yun動dong關guan節jie,包bao括kuo三san種zhong旋xuan轉zhuan執zhi行xing器qi和he三san種zhong線xian性xing執zhi行xing器qi。分fen布bu於yu肩jian髖kuan等deng需xu要yao大da角jiao度du旋xuan轉zhuan關guan節jie所suo采cai用yong的de主zhu要yao是shi旋xuan轉zhuan執zhi行xing器qi,而er線xian性xing執zhi行xing器qi主zhu要yao分fen布bu於yu膝xi肘zhou等deng擺bai動dong角jiao度du不bu大da的de單dan自zi由you度du關guan節jie,以yi及ji腕wan踝huai兩liang個ge雙shuang自zi由you度du但dan是shi體ti積ji緊jin湊cou的de關guan節jie。
有(you)研(yan)究(jiu)指(zhi)出(chu),特(te)斯(si)拉(la)人(ren)形(xing)機(ji)器(qi)人(ren)之(zhi)所(suo)以(yi)采(cai)取(qu)這(zhe)兩(liang)種(zhong)執(zhi)行(xing)器(qi)部(bu)件(jian),是(shi)因(yin)為(wei)運(yun)動(dong)執(zhi)行(xing)器(qi)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)扭(niu)矩(ju)密(mi)度(du)和(he)推(tui)力(li)密(mi)度(du),這(zhe)是(shi)機(ji)器(qi)人(ren)領(ling)域(yu)一(yi)種(zhong)典(dian)型(xing)的(de)“以小製大”技術,從而能夠讓機器人具有更輕的體重和一定的負載作業能力。
而不同部位采取不同執行器則是特斯拉考慮到實際應用場景來設計決定的。
這背後代表了一種全新仿生學的設計思路,也導致特斯拉很難通過傳統的工業品零部件開發流程來完成。
例如特斯拉人形機器人想要在家庭等場景中有著高動態響應能力以及長續航,那麼整體采用電驅方式似乎就成了必然。
因為一個能續航數小時的人形機器人,必然需要把能量利用率、損耗率放在了更靠前的位置。而電驅+模仿生物肌肉運動傳動,恰恰是目前世界上已經被證明最具優勢的方式。
而如果仔細觀察特斯拉機器人的行走運動方式能發現,其主要是由分布於大腿的線性執行器帶動膝關節運動,末端的結構普遍較為纖細、輕便。
這(zhe)背(bei)後(hou),腿(tui)部(bu)的(de)線(xian)性(xing)執(zhi)行(xing)器(qi)就(jiu)充(chong)當(dang)了(le)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)角(jiao)色(se)。因(yin)為(wei)線(xian)性(xing)執(zhi)行(xing)器(qi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)絲(si)杠(gang)機(ji)構(gou)將(jiang)電(dian)機(ji)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)直(zhi)線(xian)運(yun)動(dong),進(jin)而(er)實(shi)現(xian)對(dui)機(ji)械(xie)裝(zhuang)置(zhi)的(de)直(zhi)線(xian)位(wei)移(yi)。
zhixianshiqudongdefanxiangqudonglizuida,qinengyongjiaoxiaodeniujuhuoliliangrangxingtibaochizaiyigeweizhishang,congeryongyouwendingfuheliangyijijiaodidehaoneng,leisijirouyundongkeyichangshijianwendingbaochimouyigezhuangtai。
這(zhe)種(zhong)仿(fang)生(sheng)學(xue)的(de)設(she)計(ji),一(yi)方(fang)麵(mian)減(jian)輕(qing)了(le)肢(zhi)體(ti)末(mo)端(duan)的(de)重(zhong)量(liang),另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)將(jiang)整(zheng)體(ti)重(zhong)心(xin)前(qian)移(yi),讓(rang)其(qi)移(yi)動(dong)的(de)重(zhong)心(xin)更(geng)靠(kao)近(jin)軀(qu)幹(gan)位(wei)置(zhi),能(neng)夠(gou)大(da)幅(fu)提(ti)升(sheng)肢(zhi)體(ti)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing),也(ye)進(jin)一(yi)步(bu)減(jian)少(shao)了(le)綜(zong)合(he)能(neng)耗(hao)比(bi)例(li)。
特斯拉不是最早發現這種線性執行器方案優勢並加以嚐試利用的企業。
早在2019年,國產機器人核心零部件企業-因時機器人推出的一款仿人五指靈巧手,采用的其實就是線性執行器加剛性連杆結構方案。
這款仿人五指靈巧手具有6個自由度和12個運動關節,亞毫米級定位精度和數千克的負載能力,可以模擬人手實現精準的抓取操作。
而實現這些的秘訣就在其內部集成的6個微型伺服電缸上,這種采用驅控一體化設計的微型伺服電缸體積非常小,但功率密度很高,精度更是可達±0.02mm。通過內置力傳感器,靈巧手還兼具可靠性和控製柔性。
特斯拉的執行器如果拆分開,內部其實也是由多種零部件組成,按照功能原理與價值量,主要由傳動裝置、驅動裝置、感知裝置、控製裝置等“四大主材”以及製動器與軸承等“輔材”組成。
而因時機器人所代表的微型伺服電缸技術,與特斯拉線性執行器所采取的技術路線非常相似,也是一種集成了伺服電機、減速器、絲杠、傳感器和驅動器的一體化運動單元,具有精度高和負載大的技術特點。
此前就有消息認為,因時機器人憑借著對微型伺服電缸相關技術高度的理解、完善的係統集成度和豐富的拓展能力,未來有望成為人形機器人量產的核心供應商之一。
因為微型伺服電缸本質上同樣就是一種線性執行器,這與特斯拉的執行器理念不謀而合。
以線性執行器作為核心零部件的靈巧手,在多個實驗室被證明具有非常顯著的低功耗、高精準度、高gao穩wen定ding性xing特te征zheng,是shi目mu前qian全quan球qiu為wei數shu不bu多duo能neng夠gou做zuo到dao類lei似si性xing能neng的de產chan品pin。並bing且qie因yin時shi機ji器qi人ren由you於yu大da部bu分fen零ling部bu件jian都dou是shi自zi主zhu研yan製zhi生sheng產chan,靈ling巧qiao手shou的de成cheng本ben也ye大da幅fu降jiang低di。
dangran,ruguoyiyinshijiqirenmuqiandechanpinzuoweichenggonganlilaikan,tongyangzhengmingletesilasuocaiqudezhixingqifanganjishuluxian,youwangzhenzhengzaixingtibuzhishangshixianlingbujiantiji、重量和功率的均衡,提升肢體靈活性,動作複用性,完成功能性的拓展。
而這也恰好意味著,以線性執行器為核心製造的微型伺服電缸,極有可能成為下一個機器人零部件風口。
02 尋找突破瓶頸的方式
jiqirendajiangtanglejiedao,dangqiantesilasuoyudaodezhixingqiliangchannanti,feichangyoukenengjizhongzaixingxinggunzhusigangzhegexifenbujianshang。zheyujinianqianyinshijiqirenyanfaweixingsifudiangangsuoyudaodepingjingfeichangleisi。
據因時機器人CTO介紹,2016年因時機器人就開始了微型電缸所需關鍵技術的基礎研發。2018年為了開發出具備全球競爭力的伺服電缸產品,因時機器人將目光就對準了微型行星滾柱絲杠技術,並投入重大資源進行技術攻關。
因為行星滾柱絲杠具有非常典型的優勢:效率高、承載能力和剛性優越、可靠且壽命較長,這就能在線性執行器中發揮出更好的作用。
但行星滾柱絲杠的開發對於生產設備要求非常高,而且製造工藝難度大,原先多用於軍事、航空領域,市場門檻高,批量化程度低,所以全球開發者較少,成本也一直居高不下。
在當時,全球僅歐洲、美mei國guo部bu分fen公gong司si能neng夠gou生sheng產chan行xing星xing滾gun柱zhu絲si杠gang,定ding製zhi化hua價jia格ge非fei常chang高gao,這zhe也ye使shi單dan台tai微wei型xing伺si服fu電dian缸gang光guang成cheng本ben達da到dao了le數shu萬wan元yuan,很hen難nan滿man足zu批pi量liang化hua和he成cheng本ben控kong製zhi要yao求qiu。
在考察了全球市場後,因時機器人預判,在全球設備走向小型智能化趨勢下,未來機器人、汽車、半導體或者醫療行業都會對這種體積小、精度高、功率密度大的全新產品有著很高的需求。
jiyuciqushi,yinshijiqirenzaichenglichuqijiutourujudadechengben,goumaigeleishengchanjiagongshebei,conglingbujiancengmiankaishizizhushengchanheyanfagengjuqianlideweixingsifudiangang。qijian,kaifaleyixingxinggunzhusigangweidaibiaodesigangchuandongjishu、微型減速技術、力位傳感技術和伺服控製技術。
事實證明,因時機器人的決策非常具有前瞻性。
通過多年的工藝創新和設計優化,產品定義、部件整合、設計重構、計算集成,因時機器人的技術逐步成熟,完成了微型伺服電缸從設計、工藝、生產、裝配等各環節的全麵打通,並且實現了批量生產。
據悉,因時機器人目前已經能夠將無刷電機、行星減速機、行星滾柱絲杠、絕對位置檢測傳感器、力傳感器和驅動控製電路,高度集成為完整的模組解決方案,全麵適應伺服控製係統的多樣化易用性發展方向。
同時,模組方案易於安裝維護及替換,可進一步滿足客戶快速開發、方便實用和易於更換的要求。
作為全球為數不多攻克了微型行星滾柱絲杠量產技術的企業,因時機器人已經能夠實現螺母直徑10mm以內的微型行星滾柱絲杠量產,並將這項技術應用到了靈巧手的驅動設計中。
行星滾柱絲杠相較於其他類型絲杠產品功率密度更高,在綜合驅動效率上是傳統絲杠方案的3倍(bei)左(zuo)右(you),因(yin)此(ci)使(shi)得(de)靈(ling)巧(qiao)手(shou)的(de)手(shou)指(zhi)抓(zhua)握(wo)力(li)也(ye)有(you)著(zhe)巨(ju)大(da)的(de)提(ti)升(sheng)。小(xiao)尺(chi)寸(cun)行(xing)星(xing)滾(gun)柱(zhu)絲(si)杠(gang)的(de)出(chu)現(xian)可(ke)以(yi)說(shuo)既(ji)保(bao)證(zheng)了(le)微(wei)型(xing)伺(si)服(fu)電(dian)缸(gang)更(geng)小(xiao)的(de)體(ti)積(ji),同(tong)時(shi)實(shi)現(xian)了(le)更(geng)大(da)的(de)推(tui)拉(la)力(li)。
當前,因時機器人計劃通過更大範圍量產化進一步降低生產成本,鞏固產品的全球競爭力。
基於準確的產品定位和多年來的客戶積累,因時機器人已經在微型伺服電缸係列產品上形成成熟體係,產品廣泛應用於高精密醫療器械、工gong業ye自zi動dong化hua等deng領ling域yu,滿man足zu了le不bu同tong類lei型xing客ke戶hu的de垂chui直zhi需xu求qiu。因yin時shi機ji器qi人ren也ye一yi直zhi在zai捕bu捉zhuo市shi場chang變bian化hua,未wei來lai將jiang能neng夠gou不bu斷duan開kai發fa更geng具ju適shi應ying性xing的de新xin產chan品pin,滿man足zu更geng多duo客ke戶hu需xu求qiu。
yinshijiqirenxiangxin,tongguodaliangdeyanfatouru,tesiladerenxingjiqirenkaifabiranhuibuduanjiasu。zhengxiangshejihuidailaiyuanchaobiaozhunmokuaideqiangdachanpinnengliheziyoudu,rangtesilarenxingjiqirengengrongyitupoqijiandexingnengxianzhi,zaigongnengxinghechengbenshangyuanchaocongqian。
因時機器人CTO也(ye)對(dui)機(ji)器(qi)人(ren)大(da)講(jiang)堂(tang)透(tou)露(lu),基(ji)於(yu)多(duo)年(nian)的(de)技(ji)術(shu)儲(chu)備(bei),因(yin)時(shi)機(ji)器(qi)人(ren)目(mu)前(qian)已(yi)經(jing)在(zai)積(ji)極(ji)布(bu)局(ju)更(geng)大(da)適(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)的(de)伺(si)服(fu)電(dian)缸(gang),未(wei)來(lai)將(jiang)不(bu)斷(duan)開(kai)發(fa)出(chu)具(ju)備(bei)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)新(xin)產(chan)品(pin)。
微(wei)型(xing)伺(si)服(fu)電(dian)缸(gang)作(zuo)為(wei)全(quan)新(xin)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)核(he)心(xin)零(ling)部(bu)件(jian),已(yi)經(jing)被(bei)證(zheng)明(ming)能(neng)夠(gou)幫(bang)助(zhu)有(you)精(jing)密(mi)控(kong)製(zhi)需(xu)求(qiu)但(dan)是(shi)受(shou)限(xian)於(yu)設(she)備(bei)尺(chi)寸(cun)的(de)企(qi)業(ye)達(da)成(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)改(gai)造(zao),另(ling)外(wai)該(gai)產(chan)品(pin)在(zai)醫(yi)療(liao)、hangkonghangtiandenglingyuyeyouguangfanyingyong,keyishuokuaxingyeyingyongmianguang,hengxiangyanzhannenglifeichangqiang,gaichanpinjixiangguanchanyeliandeshichangjiazhihuoxuzhidegengjinyibuyanjiu。