卷不动的机械臂，能否靠柔韧开启新蓝海？｜产品观察

公众号新闻

2022-11-27 02:11

机器人行业已陷入长期缺爆品和突破性技术的现状。

文｜潘潇雨

编辑｜彭孝秋

来源｜36氪华南（ID：south_36kr)

封面来源｜企业供图

人类对于机器替人的幻想由来已久，甚至每隔一段时间就会出现惊喜。比如今年特斯拉和小米推出的人形机器人，瞬间炸开了沉寂已久的机器人行业。

但残酷的是，在实现完全替人之前，还需要经历大量人机共存的场面。而整个机器人行业已陷入长期缺爆品和突破性技术的现状。

以历史最绵长、应用最广泛的机械臂为例，不论是传统的工业机械臂，还是如今衍生出的协作机械臂，更多仍以工业领域的高速、精度等为核心追求。但随着与人近距离直接物理交互的应用越来越多，对于机械臂的需求更多转向了安全性。因此，当工业领域越来越卷时，机械臂下游市场也到了需要打开增量的时候。

试想当一款机械臂能够拥有柔性形态、高度安全，且具备交互控制功能时，这样的应用也就突破了工业场景，甚至可以延伸至服务行业等。

市场对于新形态机械臂的需求呼之欲出，坐落在深圳的万勋科技就推出了这样一系列的全新型态产品——其核心产品Nimbo系列柔韧机器臂涵盖了KN600、KN800和KN1000三种形态。其中，KN600系列带有弯转关节，KN800系列带有伸缩关节，KN1000则是刚柔混合型。

万勋科技也是36氪持续跟踪的公司，此前曾获得英诺天使基金、祥峰投资、万物资本、顺为投资和蓝驰创投等几轮融资。

把机械臂做成“象鼻子”

不同于传统机械臂的形态，万勋柔韧臂的外观在视觉上，看起来更像一条柔软的象鼻子形状，这种仿生形态的探索，也让Nimbo系列机械臂在形态和灵活性上颠覆了以往电机关节驱动的刚性机械臂。

而柔韧的秘诀就在于，Nimbo系列采用的技术原理是一套从底层逻辑上的颠覆式创新。首先区别于传统的刚性材料，万勋采用了柔性材料构成的肌肉关节，以这种柔韧肌肉关节构成一个阵列，从而替代电机和精密减速机驱动的刚性关节。其次是在驱动上，传统机械臂多以电机驱动为主，而万勋科技采用的是SlimDrive流体驱动。

据万勋科技技术负责人介绍，这种技术的肌肉构型最早源于软光刻技术，驱动则采用了精确微气流伺服技术实现。

具体到Nimbo系列柔韧臂上，一个柔韧关节主要由3-6个柔韧肌肉构成。万勋科技技术负责人告诉36氪，这是因为要达到作业空间中不同运动方向的最小要求，单层3肌肉是最低成本下能够实现的最优方案。打开柔韧臂的内部结构后，可以发现其内部是靠着几根气管串并联组成的柔韧肌肉网络。

气管的作用就在于可以连接到每个柔韧肌肉内部的气囊，可以给末端提供气压，从而操控相应肌肉的伸展程度。

一方面靠着伸缩比高达300%的柔韧肌肉关节，另一方面靠着气压驱动各个关节的伸缩形变程度，Nimbo系列能够实现各类空间内的安全作业，其中就包括人机交互场景、狭小空间、多障碍物场景等复杂情况。

不过，要实现在空间内灵活、柔韧的摆动，就要讲究对各个肌肉块的操控。给每一块肌肉操控的气压程度不同，都会导致柔韧臂最终指向不同的角度。也因此在算法层面，同传统机械臂类似，仍需要根据末端执行的结果，来反推每一层关节、每一块肌肉的角度以及力的补偿等，最终通过积累足够丰富的算法数据后，计算出每一次执行路径的最优解。

关于柔韧的新想象

柔韧机械臂这件事的难度就在于整体系统架构的底层创新，“因为什么都是新的，底层的运行逻辑都变了，所以我们没有任何一个开源的脚本能够照搬。”万勋科技技术负责人说。

也正是这样从底层运行逻辑的颠覆，带给了Nimbo系列几大核心优势：

首先是极大的灵活度。一方面通过肌肉的伸缩运动以及每层肌肉关节的偏转运动，柔韧臂可以同刚性臂一样在三维物理空间中工作，实现末端的6个自由度；另一方面则是由于柔韧臂多个肌肉产生的运动学冗余，它可以额外实现1个或多个手臂内部关节排布的“内部自由度”，这就使得柔韧臂可以在狭小空间内灵活作业，并能降低空间需求完成避障。

其次是人机交互的安全性。现阶段的工业机械臂以及协作机械臂，在保证人机交互层面的安全性时，更多采用的是传感器以及视觉等方式。但当上述方式失效时，在实际接触中，由于机械臂的刚性力与惯性下，仍会对人造成物理伤害。

因此，柔韧臂的优势就体现在材料以及气控上。首先通过柔性材料减轻自重，使其惯性远低于传统刚性手臂，即使发生碰撞也不会造成伤害。同时，气压控制的驱动原理，也使得整条柔韧臂更具柔顺性，在碰撞时柔韧臂会通过气体的可压缩原理产生更多的被动适应性，进一步消解产生的撞击伤害。

再次是轻自重、大负载。对于大量服务行业或者非固定场景的作业来说，机械臂的自重往往是下沉应用的一大掣肘，而在以往想要胜任的负载越大，机器人本体也就要越笨重。因此，柔韧臂的突破就在于能够实现轻自重下的大负载。

以Nimbo柔韧臂来看，最高可突破3：1的负重比，即3公斤自重，超过10公斤最大负载。能够实现这一负重比的关键，还在于本身的材料构型以及气压驱动的原理，突破了与自重间的比例关系，从而达到负载几倍于自身重量的能力。

最后是性价比方面。由于构型逻辑和材料创新，柔韧臂省去了电机、减速器等核心部件（减速器、伺服电机和控制器分别占工业机器人总成本的35%、20%和15%）。万勋Nimbo柔韧臂与同级刚性臂相比，可以实现一套全新的供应链体系，且和刚性关节手臂相比有更高的性价比。因此，对于服务、巡检等行业来说，可以打开的市场空间依然值得想象。

现阶段，基于柔韧臂的几大特性，万勋率先选择的落地场景是与无人机携手，通过将柔韧臂搭载于无人机上，可以实现远程采用、物体投送以及远程巡检等相关的场景。“由于无人机的起落架限制，所以要搭载机械臂，伸缩性是一件必须克服的刚性问题，而柔韧臂的优势就在于能够达到这样的伸缩要求。”万勋科技技术负责人说。