首发丨攻克机器人硬件难关,INNFOS历经数年研发智能柔性关节
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  • 刘畅
  • 2019-08-20 09:32:17 2

8月20日,INNFOS在北京亦创国际会展中心A馆举行了新品发布会。会上,INNFOS推出了两个系列的新产品:一款专为多足机器人设计的高功能执行器QDD-NU80;另一款是全系列智能柔性执行器SCA的亲民版本——QDD Lite。

自2011年成立以来,INNFOS一直致力于高功能机器人的智能柔性执行器的研发。当前,机器人行业中的低功能舵机与低功能伺服电机之间存在显著差距。INNFOS本次发布的产品填补了这一空白,提升了市场上的产品多样性。

低成本、高性能,QDD Lite能否取代舵机?

作为高端机器人智能柔性执行器解决方案的提供者,INNFOS自主研发的智能柔性执行器(SCA)填补了技术空白。此次推出的QDD Lite系列是SCA的经济型版本,包括QDD Lite-EL20、QDD Lite-NE30和QDD Lite-PR60三种型号。

QDD Lite系列产品与传统舵机相比,具备成本更低、性能更高的特点。其中,最小型号QDD Lite-EL20的价格不到千元,但其性能远超同价位的舵机。有业内人士认为,QDD Lite系列有望替代舵机市场。

在当前市场中,舵机的功能较低已成为行业共识。QDD Lite系列针对这一问题进行了改进。以控制方式为例,舵机通常采用PWM通信,这是一种开环控制方式,无法实时监测执行器的状态。此外,长时间堵转或过载会导致舵机损坏。

QDD Lite系列执行器则配备了标准的工业伺服系统,包括电流模式、速度模式和位置模式等,具备过压保护、过流保护、过载保护及堵转保护等多种保护功能,提高了产品的可靠性。其完全闭环的控制方式在控制精度和执行效率方面远超舵机。

通过对比可以看出,QDD Lite在控制方式、运动范围和供电方式等方面均优于传统舵机。QDD Lite系列产品确实解决了舵机存在的许多问题,例如定位精度低、缺乏自我保护机制和通信距离短等。这可能引发机器人硬件行业的革新。

四足机器人市场火热,配套执行器却稀缺?

QDD Lite系列产品的性能远超传统舵机,弥补了舵机功能不足的问题。QDD-NU80则专门针对四足机器人市场。四足机器人的兴起带动了相关执行器的发展。据IDC数据显示,2017至2022年间,中国机器人市场的复合年增长率达到了26.9%,2022年的市场规模预计将达到805.2亿美元,占全球市场的38.3%。四足机器人成为学术界和工业界的热门研究方向。

四足机器人的广泛应用需要执行器具备高扭矩密度、高功率密度、高度集成的控制系统和柔性控制等特性。然而,能够满足这些需求的执行器在市场上极为稀缺。

为了满足四足机器人对扭矩的需求,INNFOS的QDD-NU80内置了减速器,既增加了扭矩又保持了紧凑的机械结构。QDD-NU80在质量仅为453.1克的情况下,峰值扭矩可达19.8牛米,扭矩密度大幅提升,符合四足机器人对扭矩和扭矩密度的要求。

此外,四足机器人对执行器的体积和形状也有较高要求。QDD-NU80采用了扁平化结构,更适合四足机器人关节的活动需求。

柔性控制是四足机器人不可或缺的特性之一,但市场上很少有能同时具备柔性和刚性的产品。QDD-NU80不仅柔性技术完善,其刚性强度也很高。INNFOS通过使用力矩传感器实现低成本力控,并结合准直驱技术,实现了低成本、高产量的力控效果。

虽然波士顿动力在足式机器人领域处于领先地位,但在市场化方面仍面临挑战。国内的四足机器人研究取得了快速发展,但多数集中在科研院所,市场化程度较低。INNFOS表示,国内外已有客户购买QDD-NU80用于各自项目,其中包括某知名大学实验室和深圳的一家生产外骨骼机器人的公司。

机器人行业蓬勃发展,硬件市场前景广阔

当前,机器人市场热度不减。根据新思界产业研究中心的数据,2018年中国机器人市场规模达到596亿元,其中工业机器人、服务机器人和特种机器人分别占71%、21%和8%。但由于中国机器人产业主要集中在中下游,技术含量较低,利润率不高,因此下游产业的投资机会巨大。

随着机器人市场的不断扩张,作为机器人产业发展基础的关键零部件变得尤为重要。机器人三大核心部件包括精密减速器、控制器和伺服电机。新思界产业分析指出,中减速器和高端伺服电机主要由国外几家公司垄断,许多国内企业尚不具备自主生产能力。

三大核心部件占据了机器人总成本的80%以上,是产业链中利润较高、市场定价较强的环节。因此,掌握核心技术对于企业发展至关重要。

INNFOS创始人在创业初期就意识到,依赖国外技术不是长久之计。因此,他们从一开始就致力于研发高性能、高集成度、低成本的智能柔性执行器。随着机器人行业逐渐成熟,企业认识到核心技术缺失将带来致命风险。因此,像伯朗特这样的机器人公司开始布局下游核心零部件业务。

尽管消费级机器人下游产业尚处于起步阶段,但发展前景广阔。从市场规模和国家政策来看,机器人下游产业的投资前景十分可观。在机器人行业蓬勃发展的背景下,像INNFOS这样的科创企业不断突破技术瓶颈,终有一天,先进的机器人硬件技术将掌握在中国人手中。

    本文来源:图灵汇
责任编辑: : 刘畅
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