文｜潘瀟雨
【資料圖】
編輯｜彭孝秋
人類對于機(jī)器替人的幻想由來已久，甚至每隔一段時間就會出現(xiàn)驚喜。比如今年特斯拉和小米推出的人形機(jī)器人，瞬間炸開了沉寂已久的機(jī)器人行業(yè)。
但殘酷的是，在實現(xiàn)完全替人之前，還需要經(jīng)歷大量人機(jī)共存的場面，而整個機(jī)器人行業(yè)已陷入長期缺爆品和突破性技術(shù)的現(xiàn)狀。
以歷史最綿長、應(yīng)用最廣泛的機(jī)械臂為例，不論是傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)械臂，還是如今衍生出的協(xié)作機(jī)械臂，更多仍以工業(yè)領(lǐng)域的高速、精度等為核心追求。但隨著與人近距離直接物理交互的應(yīng)用越來越多，對于機(jī)械臂的需求更多轉(zhuǎn)向了安全性。因此，當(dāng)工業(yè)領(lǐng)域越來越卷時，機(jī)械臂下游市場也到了需要打開增量的時候。
試想當(dāng)一款機(jī)械臂能夠擁有柔性形態(tài)、高度安全，且具備交互控制功能時，這樣的應(yīng)用也就突破了工業(yè)場景，甚至可以延伸至服務(wù)行業(yè)等。
市場對于新形態(tài)機(jī)械臂的需求呼之欲出，坐落在深圳的萬勛科技就推出了這樣一系列的全新型態(tài)產(chǎn)品——其核心產(chǎn)品Nimbo系列柔韌機(jī)器臂涵蓋了KN600、KN800和KN1000三種形態(tài)。其中，KN600系列帶有彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，KN800系列帶有伸縮關(guān)節(jié)，KN1000則是剛?cè)峄旌闲汀?/p>
萬勛科技也是36氪持續(xù)跟蹤的公司，此前曾獲得英諾天使基金、祥峰投資、萬物資本、順為投資和藍(lán)馳創(chuàng)投等幾輪融資。
Nimbo系列
不同于傳統(tǒng)機(jī)械臂的形態(tài)，萬勛柔韌臂的外觀在視覺上，看起來更像一條柔軟的象鼻子形狀，這種仿生形態(tài)的探索，也讓Nimbo系列機(jī)械臂在形態(tài)和靈活性上顛覆了以往電機(jī)關(guān)節(jié)驅(qū)動的剛性機(jī)械臂。
而柔韌的秘訣就在于，Nimbo系列采用的技術(shù)原理是一套從底層邏輯上的顛覆式創(chuàng)新。首先區(qū)別于傳統(tǒng)的剛性材料，萬勛采用了柔性材料構(gòu)成的肌肉關(guān)節(jié)，以這種柔韌肌肉關(guān)節(jié)構(gòu)成一個陣列，從而替代電機(jī)和精密減速機(jī)驅(qū)動的剛性關(guān)節(jié)。其次是在驅(qū)動上，傳統(tǒng)機(jī)械臂多以電機(jī)驅(qū)動為主，而萬勛科技采用的是SlimDrive流體驅(qū)動。
據(jù)萬勛科技技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹，這種技術(shù)的肌肉構(gòu)型最早源于軟光刻技術(shù)，驅(qū)動則采用了精確微氣流伺服技術(shù)實現(xiàn)。
具體到Nimbo系列柔韌臂上，一個柔韌關(guān)節(jié)主要由3-6個柔韌肌肉構(gòu)成。萬勛科技技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴36氪，這是因為要達(dá)到作業(yè)空間中不同運動方向的最小要求，單層3肌肉是最低成本下能夠?qū)崿F(xiàn)的最優(yōu)方案。打開柔韌臂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，可以發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部是靠著幾根氣管串并聯(lián)組成的柔韌肌肉網(wǎng)絡(luò)。
氣管的作用就在于可以連接到每個柔韌肌肉內(nèi)部的氣囊，可以給末端提供氣壓，從而操控相應(yīng)肌肉的伸展程度。
一方面靠著伸縮比高達(dá)300%的柔韌肌肉關(guān)節(jié)，另一方面靠著氣壓驅(qū)動各個關(guān)節(jié)的伸縮形變程度，Nimbo系列能夠?qū)崿F(xiàn)各類空間內(nèi)的安全作業(yè)，其中就包括人機(jī)交互場景、狹小空間、多障礙物場景等復(fù)雜情況。
不過，要實現(xiàn)在空間內(nèi)靈活、柔韌的擺動，就要講究對各個肌肉塊的操控。給每一塊肌肉操控的氣壓程度不同，都會導(dǎo)致柔韌臂最終指向不同的角度。也因此在算法層面，同傳統(tǒng)機(jī)械臂類似，仍需要根據(jù)末端執(zhí)行的結(jié)果，來反推每一層關(guān)節(jié)、每一塊肌肉的角度以及力的補(bǔ)償?shù)?，最終通過積累足夠豐富的算法數(shù)據(jù)后，計算出每一次執(zhí)行路徑的最優(yōu)解。
柔韌機(jī)械臂這件事的難度就在于整體系統(tǒng)架構(gòu)的底層創(chuàng)新，“因為什么都是新的，底層的運行邏輯都變了，所以我們沒有任何一個開源的腳本能夠照搬。”萬勛科技技術(shù)負(fù)責(zé)人說。
也正是這樣從底層運行邏輯的顛覆，帶給了Nimbo系列幾大核心優(yōu)勢：
首先是極大的靈活度。一方面通過肌肉的伸縮運動以及每層肌肉關(guān)節(jié)的偏轉(zhuǎn)運動，柔韌臂可以同剛性臂一樣在三維物理空間中工作，實現(xiàn)末端的6個自由度；另一方面則是由于柔韌臂多個肌肉產(chǎn)生的運動學(xué)冗余，它可以額外實現(xiàn)1個或多個手臂內(nèi)部關(guān)節(jié)排布的“內(nèi)部自由度”，這就使得柔韌臂可以在狹小空間內(nèi)靈活作業(yè)，并能降低空間需求完成避障。
其次是人機(jī)交互的安全性。現(xiàn)階段的工業(yè)機(jī)械臂以及協(xié)作機(jī)械臂，在保證人機(jī)交互層面的安全性時，更多采用的是傳感器以及視覺等方式。但當(dāng)上述方式失效時，在實際接觸中，由于機(jī)械臂的剛性力與慣性下，仍會對人造成物理傷害。
因此，柔韌臂的優(yōu)勢就體現(xiàn)在材料以及氣控上。首先通過柔性材料減輕自重，使其慣性遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)剛性手臂，即使發(fā)生碰撞也不會造成傷害。同時，氣壓控制的驅(qū)動原理，也使得整條柔韌臂更具柔順性，在碰撞時柔韌臂會通過氣體的可壓縮原理產(chǎn)生更多的被動適應(yīng)性，進(jìn)一步消解產(chǎn)生的撞擊傷害。
Nimbo柔韌臂
再次是輕自重、大負(fù)載。對于大量服務(wù)行業(yè)或者非固定場景的作業(yè)來說，機(jī)械臂的自重往往是下沉應(yīng)用的一大掣肘，而在以往想要勝任的負(fù)載越大，機(jī)器人本體也就要越笨重。因此，柔韌臂的突破就在于能夠?qū)崿F(xiàn)輕自重下的大負(fù)載。
以Nimbo柔韌臂來看，最高可突破1:3的負(fù)重比，即3公斤自重，超過10公斤最大負(fù)載。能夠?qū)崿F(xiàn)這一負(fù)重比的關(guān)鍵，還在于本身的材料構(gòu)型以及氣壓驅(qū)動的原理，突破了與自重間的比例關(guān)系，從而達(dá)到負(fù)載幾倍于自身重量的能力。
最后是性價比方面。由于構(gòu)型邏輯和材料創(chuàng)新，柔韌臂省去了電機(jī)、減速器等核心部件（減速器、伺服電機(jī)和控制器分別占工業(yè)機(jī)器人總成本的35%、20%和15%）。萬勛Nimbo柔韌臂與同級剛性臂相比，可以實現(xiàn)一套全新的供應(yīng)鏈體系，且和剛性關(guān)節(jié)手臂相比有更高的性價比。因此，對于服務(wù)、巡檢等行業(yè)來說，可以打開的市場空間依然值得想象。
現(xiàn)階段，基于柔韌臂的幾大特性，萬勛率先選擇的落地場景是與無人機(jī)攜手，通過將柔韌臂搭載于無人機(jī)上，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程采用、物體投送以及遠(yuǎn)程巡檢等相關(guān)的場景?！坝捎跓o人機(jī)的起落架限制，所以要搭載機(jī)械臂，伸縮性是一件必須克服的剛性問題，而柔韌臂的優(yōu)勢就在于能夠達(dá)到這樣的伸縮要求。”萬勛科技技術(shù)負(fù)責(zé)人說。
搭載無人機(jī)的應(yīng)用
此外，在巡檢場景使用柔韌臂，更能避免因為協(xié)作臂操作不當(dāng)導(dǎo)致的卡死柜門、狹窄空間探視、作業(yè)等場景。也因此，未來柔韌臂也將搭配AGV/AMR底盤，實現(xiàn)新形態(tài)的復(fù)合機(jī)器人。
在服務(wù)場景下，柔韌臂的市場空間同樣值得想象?！俺杀镜汀⑤p盈、保障人機(jī)交互安全，且部署時間短，也意味著這樣的新形態(tài)更多是為了服務(wù)應(yīng)用而生。所以我們不是要革傳統(tǒng)機(jī)械臂的命，而是與傳統(tǒng)機(jī)械臂互補(bǔ)，在現(xiàn)有的應(yīng)用場景下共生，并且延伸至服務(wù)等領(lǐng)域中新的藍(lán)海場景。”萬勛科技技術(shù)負(fù)責(zé)人表示。
關(guān)鍵詞： 人機(jī)交互 能夠?qū)崿F(xiàn)
