人形機(jī)器人技術(shù)面臨硬件層面的挑戰(zhàn)，特別是關(guān)節(jié)部件的成本占比高且性能要求嚴(yán)格。輕量化設(shè)計、高扭矩密度以及有效的冷卻散熱系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高性能人形機(jī)器人的關(guān)鍵。此外，關(guān)節(jié)的壽命也是決定機(jī)器人整體壽命的重要因素。針對這些挑戰(zhàn)，采用諧波減速器等技術(shù)方案長期來看有望降低成本并提升性能。

2025年3月13日，在第三屆具身智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，鈦虎機(jī)器人產(chǎn)品及生態(tài)負(fù)責(zé)人諶威談到，人形機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展需要全面的解決方案，而不僅僅是單一產(chǎn)品的堆砌。未來的機(jī)器人將具備多場景、多形態(tài)的特點(diǎn)，需要專業(yè)的服務(wù)商來運(yùn)營和維護(hù)。同時，隨著技術(shù)的進(jìn)步，關(guān)節(jié)等核心部件的性能將不斷提升，成本也將逐漸降低，為機(jī)器人的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

鈦虎機(jī)器人產(chǎn)品及生態(tài)負(fù)責(zé)人

以下為演講內(nèi)容整理:

鈦虎機(jī)器人產(chǎn)品與解決方案

鈦虎機(jī)器人成立于2020年，聚焦于為具身智能和通用自動化兩大領(lǐng)域客戶提供優(yōu)質(zhì)的底層軟硬件解決方案，具備全棧產(chǎn)品的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)制造能力，關(guān)節(jié)、靈巧手、人形機(jī)器人等均有涉獵。

在探索各類機(jī)器人形態(tài)的過程中，我們深刻認(rèn)識到一個核心問題:如果要實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人在未來高精度作業(yè)或危險環(huán)境中的廣泛應(yīng)用，硬件層面的瓶頸不容忽視。就當(dāng)前人形機(jī)器人而言，關(guān)節(jié)部件的成本占比極高，接近乃至超過60%的比例。關(guān)節(jié)本身需滿足多項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)要求，如提高扭矩密度以增強(qiáng)爆發(fā)能力，以實(shí)現(xiàn)奔跑等復(fù)雜動作。

在高爆發(fā)性能的要求下，我們致力于實(shí)現(xiàn)整機(jī)的輕量化設(shè)計，以使機(jī)器人的形態(tài)更加接近人類。除了輕量化與高爆發(fā)性能這兩大關(guān)注點(diǎn)外，另一個常被忽視但至關(guān)重要的方面是冷卻散熱系統(tǒng)。許多機(jī)器人在視頻演示中表現(xiàn)良好，但在實(shí)際應(yīng)用中，往往在持續(xù)工作10至20分鐘后便需暫停一至兩分鐘進(jìn)行冷卻。這是因?yàn)殛P(guān)節(jié)在大量運(yùn)動、反復(fù)震蕩及大電流環(huán)境下，極易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。此外，我們還需更多關(guān)注人形機(jī)器人的整體壽命，這取決于關(guān)節(jié)的壽命，需達(dá)到數(shù)萬小時。

鈦虎機(jī)器人擁有一套輕量化的關(guān)節(jié)模組，核心是采用諧波減速器，原因在于我們認(rèn)為行星減速器的成本及其上限已相對明確，而諧波減速器在未來具有更大的降本潛力及性能提升空間，預(yù)估這一空間可達(dá)5至10倍。我們始終聚焦于最前沿的產(chǎn)業(yè)技術(shù)突破，而非簡單地將現(xiàn)有成熟產(chǎn)品組合成低成本的解決方案。我們的目標(biāo)是通過產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的迭代，將原本昂貴的產(chǎn)品變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

圖源:演講嘉賓素材

關(guān)節(jié)本身的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的電機(jī)產(chǎn)品并無本質(zhì)區(qū)別，同樣由電機(jī)、減速器、編碼器、驅(qū)動器及剎車等組件構(gòu)成。我們在優(yōu)化過程中，更注重于細(xì)節(jié)層面的改進(jìn)。例如，我們?nèi)绾螌⒃痉稚⒌钠骷铣梢粋€緊湊的圓柱體，并確保這個圓柱體具備中空的走線孔。這一點(diǎn)之所以重要，是因?yàn)殛P(guān)節(jié)不僅應(yīng)用于人形機(jī)器人，還廣泛服務(wù)于服務(wù)機(jī)器人、工業(yè)自動化領(lǐng)域，甚至延伸至汽車與航空領(lǐng)域，這些應(yīng)用場景中常常需要中空走線。因此，中空走線孔的設(shè)計與優(yōu)化一直是我們公司研究與迭代的關(guān)鍵點(diǎn)。

關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比直觀所見復(fù)雜，我們認(rèn)為其復(fù)雜度甚至超越了電池系統(tǒng)。此外，我們還研發(fā)了多種防水關(guān)節(jié)版本，以及適用于水下場景的機(jī)械臂，其探測深度可達(dá)800米。關(guān)節(jié)的一個顯著特點(diǎn)是其高負(fù)載自重比。以直徑接近170毫米的關(guān)節(jié)為例，其單位臂長時能夠承受的擺動重量范圍在40至50公斤之間。

此外，基于關(guān)節(jié)技術(shù)的研發(fā)，我們成功推出了一款在行業(yè)內(nèi)較為領(lǐng)先的超輕量化桌面級機(jī)械臂。該機(jī)械臂自重僅為兩公斤，但能承載一公斤的負(fù)載。通過這款超輕量化的機(jī)械臂，我們能夠應(yīng)對一些特殊的應(yīng)用場景。

此外是靈巧手產(chǎn)品。目前，我們的靈巧手在自由度方面仍局限于六個。要實(shí)現(xiàn)靈巧手的真正實(shí)用化，還有相當(dāng)長的路要走。我們也在探索如何提升其自由度，比如嘗試研發(fā)具有17個或更高自由度的靈巧手。然而，在此過程中面臨的一大挑戰(zhàn)是，在有限的空間內(nèi)集成17個電機(jī)、相應(yīng)的減速器以及磁編碼器，會導(dǎo)致強(qiáng)烈的電磁干擾問題。同時，應(yīng)用場景對于靈巧手的成功率要求極為嚴(yán)格。

圖源:演講嘉賓素材

相較于傳統(tǒng)的伺服電機(jī)組合，我們的關(guān)節(jié)在保持相同輸出能力的同時，能將體積空間縮減至原來的三分之一。這一改變帶來了兩個方向的顯著影響:一是設(shè)備的輕量化程度可能降低至原先的一半；二是在相同體積下，設(shè)備的自由度可提升至原先的兩倍至三倍。自由度的提升，意味著在生產(chǎn)工序中，我們的整條供應(yīng)鏈和生產(chǎn)鏈所能適配的型號數(shù)量將呈指數(shù)級增長。

此外，盡管當(dāng)前關(guān)節(jié)的成本相較于伺服電機(jī)仍有一定差距，但在最終形態(tài)下，由于關(guān)節(jié)的用料減少，其成本必然會低于當(dāng)前行業(yè)中的伺服電機(jī)。

在特種應(yīng)用領(lǐng)域，我們的關(guān)節(jié)也展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用潛力。無論是深海機(jī)械臂、核工業(yè)管道內(nèi)的多軸場景，還是火箭、導(dǎo)彈等高端領(lǐng)域，我們都能提供相應(yīng)的解決方案。出行領(lǐng)域，我們的關(guān)節(jié)已被應(yīng)用于汽車的底盤、飛機(jī)的旋翼，以及在低空經(jīng)濟(jì)中備受矚目的飛行器上。此外，人形機(jī)器人領(lǐng)域本身也是我們能夠批量提供關(guān)節(jié)的重要應(yīng)用場景。

我們有一個快速開發(fā)的軟件平臺，可以像搭積木一樣把關(guān)節(jié)和機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)件放在某個位置，通過這種模式進(jìn)行搭建。

觀察與思考

關(guān)節(jié)的核心構(gòu)成實(shí)則包含驅(qū)動、傳動及傳感三大要素。無論其具體形態(tài)為何，，它們本質(zhì)上的差異主要體現(xiàn)在減速器層面，是采用行星減速器、諧波減速器，還是行星滾柱絲杠等其他類型的減速器，甚至在靈巧手上，也可能采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。這種減速器類型的多樣性，導(dǎo)致了關(guān)節(jié)在性能表現(xiàn)上的顯著差異。

宇樹這類能夠完成后空翻、奔跑等高難度動作的機(jī)器人，多采用行星減速器方案，這是一種全信息處理的高效方案。其優(yōu)勢在于高效能、快速響應(yīng)以及強(qiáng)大的運(yùn)動能力。而我們團(tuán)隊(duì)所構(gòu)想并已實(shí)現(xiàn)的方案，采用的是諧波減速器方案。該方案的核心優(yōu)勢在于輕量化與高精度，同時在發(fā)熱控制上，可能僅為行星方案的四分之一。因此，我們認(rèn)為，對于未來的作業(yè)型機(jī)器人而言，諧波減速器方案將是其必備之選。在當(dāng)前階段，我們并不認(rèn)為存在一種絕對能在未來產(chǎn)生巨大影響的唯一方案。相反，我們認(rèn)為這些方案更可能是并行發(fā)展的，根據(jù)客戶的具體應(yīng)用場景，會有不同的適配選擇。

圖源:演講嘉賓素材

Figure AI近期發(fā)布的Helix模型，在某種程度上，可以被視為具身智能的ChatGPT1.0時代，尚未進(jìn)化到2.0或3.0階段。我們觀察到，國內(nèi)已有與He#39;lix類似架構(gòu)的模型出現(xiàn)，甚至在某些方面領(lǐng)先于它。

我們預(yù)測，在今年或者明年，真正的ChatGPT級別的具身智能模型可能會出現(xiàn)，甚至有可能不是ChatGPT級別，而是DeepSeek級別。我們對國內(nèi)在硬件和軟件層面都抱有信心。硬件方面的優(yōu)勢尤為明顯。這主要得益于我國整個產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展。相比之下，在國外進(jìn)行機(jī)器人研究，從獲取硬件到開展研究，整個周期可能要比國內(nèi)長三到五倍。

我們認(rèn)為未來的全新產(chǎn)業(yè)鏈將細(xì)分為五個關(guān)鍵部分。首先，能源板塊至關(guān)重要，它關(guān)乎如何實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。當(dāng)前，機(jī)器人的續(xù)航能力普遍僅為一至兩小時，這顯然難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。因此，提升能量密度成為了亟待解決的關(guān)鍵問題。

其次，關(guān)節(jié)層面同樣不可忽視。我們正致力于此，力求提高關(guān)節(jié)的良品率，達(dá)到類似于寧德時代在電池領(lǐng)域所實(shí)現(xiàn)的極高良品率水平，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

第三，感知層面也極為重要。這涵蓋了激光雷達(dá)、相機(jī)、傳感器，以及觸覺力傳感器等關(guān)鍵組件。它們對于機(jī)器人的感知與交互能力至關(guān)重要。

第四，就是算力層面，未來端側(cè)的推理算力需求并不會太高，因此國內(nèi)的機(jī)會也很多。

最后，我們認(rèn)為未來的機(jī)器人將呈現(xiàn)出多場景、多形態(tài)的特點(diǎn)。這意味著，專業(yè)的機(jī)器人服務(wù)商將在運(yùn)營單一場景方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。他們擁有專業(yè)場景的數(shù)據(jù)資源、運(yùn)維能力以及迭代升級的能力。這些是目前無論是人形機(jī)器人廠商還是協(xié)作臂廠商都難以觸達(dá)的領(lǐng)域，但卻是未來不可或缺的一環(huán)。

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