比人手更抗造?WRC上这家公司500克仿生灵巧手能抓10KG,成本骤降40%!

比人手更抗造?WRC上这家公司500克仿生灵巧手能抓10KG,成本骤降40%!

当WRC世界机器人大会的展馆大门缓缓打开,涌动的人潮瞬间填满了每个角落。在这片汇聚全球顶尖机器人技术的舞台上,人形机器人的流畅步态、具身智能机械臂的精准操作总能引来阵阵惊叹,但真正懂行的从业者们却总会把目光投向许多微小的部件,因为改变行业的创新,往往就藏在这些看似小巧却充满智慧的设计里。

作为连接机器人与作业对象的最后一厘米,灵巧手的性能直接决定了机器人落地实际场景中的价值。尤其是在工业领域,这个看似小巧的部件正面临着一场关乎效率、成本与可靠性的严峻考验。

▍工业场景的刚需:灵巧手的硬核考题

在大多数人的印象里,机器人灵巧手的终极目标是像人类手指一样灵活,例如能捏起一枚硬币,能拧开瓶盖,甚至能弹奏钢琴。但走进工厂车间、物流仓库或是电力巡检现场,你会发现工业场景对灵巧手的需求截然不同。这里没有精致的指尖舞蹈,只有日复一日的高强度作业。在新能源汽车生产线上,灵巧手需要反复抓取不同规格的线束,在钣金装配时承受金属部件的碰撞;在物流仓储中心,它要在几秒钟内分拣出形状各异的包裹,从扁平的信封到不规则的泡沫箱;在电力行业的高压电柜旁,它得在狭小空间里精准操作开关。

这些场景对灵巧手抛出的考题清晰而严苛:高负荷、高耐久、抗冲击而且成本可控。因为在实际工业场景,大多时候灵巧手单指尖要能承受足够的力,夹持重物时不能脱手;每天数千次的重复动作,灵巧手要保证数月甚至数年的稳定运行;面对部件碰撞、意外摔落时不能轻易损坏。同时,工业应用讲究规模化,动辄数十万元的高精尖产品注定难以普及。

就在行业为平衡这些需求而头疼时,一家名为【赛博格机器人】的企业带着他们的解决方案走进了人们的视野,他们在WRC 2025上亮相的Cyborg-H01类人仿生腱绳灵巧手,从设计之初就瞄准了工业场景的硬核需求,用一种源于仿生学的智慧给出了独特答案。

▍500克的腱绳灵巧手强在哪?

初见Cyborg-H01,你很难相信这个仅重500克的部件能有如此强悍的性能。它的尺寸与人类手掌接近,手腕宽40mm,手宽105mm,最大手长235mm,却能轻松抓起10KG的重物,单指尖10N的受力能力,意味着它能稳稳捏住金属零件,40N的夹持力,8kg的自锁性能,足以应对绝大多数工业物料的搬运。更令人惊讶的是,在12V工作电压下,它的静态电流仅60mA,优异的能量效率让持续作业成为可能。

这些强大的综合性能背后,由Cyborg-H01的16个自由度(6主动+10欠驱动)精密配合产生,6个主动自由度负责主导动作,10个欠驱动自由度则像人类的关节韧带一样,能在运动中自适应调整姿态。四指弯曲角度超过90°,拇指横向旋转范围大于130°,这让它能摆出近百种手部姿势,既能蜷起手指握紧粗壮的钢管,也能分开指尖夹住细长的电缆,还能通过拇指的灵活转动完成拧螺丝、扣卡扣等复杂操作。

当然,Cyborg-H01最核心的竞争力,藏在它的仿生筋腱结构里。如果你拆开这只灵巧手,会看到一套与人类手部筋骨惊人相似的仿生系统:手指由一个个类似关节的Axis小零件连接,内部穿行着一根特制线缆,随动线缆负责弯曲手指,回位弹簧负责伸直手指。就像人类手指的肌腱通过收缩拉动骨骼运动,仿筋腱线缆和弹簧的配合,实现了手指的灵活转动。

这种腱绳驱动方案与市场上常见的全驱动或连杆驱动形成了鲜明对比。全驱动方案需要为每个关节配备独立电机,虽然精度高,但结构复杂、成本高昂,且一旦某个电机故障,整个手指就会失灵。连杆驱动则通过金属杆传递动力,虽然强度高,但面对不规则物体时难以自适应,且定位精度随关节转动摩擦磨损而快速下降。而Cyborg-H01的腱绳驱动,用一根高功率密度微型无刷空心杯电机结合蜗轮蜗杆减速增扭,就能驱动三关节的精准运动。这种结构优化不仅简化生产制造和维护工艺,更赋予了手指独特的自适应能力。

因此,可以说Cyborg-H01的16自由度设计以及腱绳驱动结构,是赛博格机器人团队经过数百次工业场景模拟后确定的黄金配置,既能覆盖95%以上的工业操作需求,又能最大程度减少故障点。而这种场景导向的产品思维,也让Cyborg-H01在特定领域展现出超越全能型产品的优势。

例如在制造工厂里,当面对形状不规则的零件,类似带凸起的塑料件、弯曲的金属管时,Cyborg-H01的手指可以像人类手指一样,根据物体轮廓自动调整弯曲角度,无需提前编程训练就能稳稳抓住。物流分拣场景中这种优势更为明显,从方形的快递盒到圆形的饮料瓶,从柔软的衣物包裹到坚硬的工具包,Cyborg-H01都能在接触的瞬间完成姿态调整,抓取效率比传统方案大幅提升。

▍从人体筋骨里学来的工程智慧

该灵巧手的设计理念源于赛博格机器人团队对仿生结构的深度研究。他们认为,人类手部的灵活与可靠,不在于零件多,而在于结构巧,例如骨骼提供支撑,肌腱传递动力,韧带限制范围,三者协同形成高效的运动系统。因此Cyborg-H01没有盲目堆叠自由度,而是通过仿生结构实现了以少胜多,用16个自由度达到了传统20+自由度产品的操作能力,重量却减轻了近一半,成本降低了40%以上。

赛博格机器人认为,在工业场景中,可靠比灵巧更重要。一台每天要工作8小时、重复操作5000次的灵巧手,任何微小的故障都可能导致生产线停工,造成巨大损失。因此,Cyborg-H01还强化了耐用性,实现了从材料到结构的抗造哲学。

腱绳的选择是仿生灵巧手第一道难关。据了解,赛博格机器人团队经过20万次以上的测试,最终选定了超高分子量聚乙烯纤维绳。这种绳子既保留了超越金属的高强度,又具备了纤维的柔韧性。其能承受10kg以上负载的反复拉伸,得以让灵巧手的总重控制在500g以内。更关键的是耐疲劳性,该材料在数万次弯曲拉伸测试后,强度衰减低于5%,这意味着即使每天重复操作数千次,它也能稳定工作数年。

Cyborg-H01的仿生结构更是天然具备抗冲击优势。人类在手部受到碰撞时,肌腱会通过轻微拉伸缓冲冲击力,骨骼则分散受力,避免局部损伤。Cyborg-H01的腱绳与关节设计借鉴了这一原理:当受到外力撞击时,腱绳会通过微小形变吸收能量,关节零件则将冲击力分散到整个手掌,而非集中在某个电机或齿轮上。

团队做过一组对比测试:将Cyborg-H01与某品牌连杆驱动灵巧手从1米高度跌落至水泥地面,前者落地后仍能正常完成抓取动作,后者则出现了指关节卡顿,这使得Cyborg-H01本质上更加能够适应汽车工厂的焊接车间、电力行业的户外巡检等复杂环境。

▍仿生机器人团队基因的深厚积淀

Cyborg-H01的每一项创新,都能在赛博格机器人团队的技术积累中找到源头。据悉,该公司团队的核心成员,在仿生机器人领域早已深耕多年,从地上的六足狗到可穿戴的动力外骨骼,都能见到他们的仿生学研究成果。

团队核心成员董典彪博士的经历,正是这种仿生机器人技术传承的缩影。他师从欧盟仿生机器人领域权威Bram Vanderborght教授,美国电气协会IEEE-RAS 副总裁,这位欧洲著名的RMM机器人实验室负责人,曾是人形机器人先驱Asimo、HRP-2和ICUP的重要技术骨干,在仿生机器人节能柔性关节设计与运动控制研究领域享誉全球。在欧盟AXILES BIONICS项目中,董典彪曾担任动力关节产品设计负责人,主导研发的智能动力膝关节与踝关节,至今仍是仿生关节领域的标杆之作。

那段经历让团队深刻认识到,仿生不是简单的外形模仿,而是对自然运动机理的深度解析。例如他们研发的六足机器人,没有采用传统的电机驱动每条腿,而是借鉴昆虫的腿部结构,通过一根主驱动绳带动多足协同运动,既提高了运动效率,又降低了能耗。这种以简驭繁的设计理念,后来被直接应用到Cyborg-H01的腱绳驱动系统中。

董典彪博士提出的人形动力关节节能设计方法与动态能耗建模理论,更成为Cyborg-H01能量效率优化的核心指导。这一理论被MIT Hugh herr等权威团队在人形关节设计中重点引用,其核心思想是通过结构仿生减少动力损耗,就像人类行走时关节的自然摆动会储存能量,Cyborg-H01的腱绳在运动中也能通过弹性形变回收部分能量,这也是它静态电流仅60mA的关键原因。

这种深厚的技术积淀,让赛博格机器人团队在灵巧手研发中少走了很多弯路。当很多企业还在为如何平衡灵活性与可靠性而试错时,他们已经能基于过往的仿生研究经验,直接锁定腱绳驱动这一灵巧手最仿生的路径。

▍仿生技术能否重构机器人的指尖能力?

当我们回望机器人技术的发展,会发现一个有趣的规律:那些真正改变行业的突破,往往不是来自更复杂的技术,而是来自更懂场景的设计。而Cyborg-H01的出现,正是这一规律的印证。因为它没有用堆砌的硬件指标来标榜先进,而是用源于自然的仿生智慧,精准击中了工业场景对高可靠、高性价比、自适应的核心需求。

从Cyborg-H01身上,我们看到的不仅是一款优秀的灵巧手,更是一种工程哲学:向自然学习,为场景服务。线绳驱动与仿生结构的结合,解决了灵活性与可靠性的矛盾;航空级材料的应用,让工业级耐久不再是难题;务实的场景定位,则平衡了性能与成本。这些创新的背后,是赛博格机器人团队在仿生机器人领域数十年的技术积淀,是从六足狗、可穿戴动力外骨骼等研究中提炼出的结构仿生+控制仿生双轮驱动理念。

随着工业自动化的深入推进,机器人不再只是简单地替代人工,而是要在更复杂、更多变的场景中成为高效伙伴。这意味着灵巧手等末端执行器的性能将成为关键瓶颈,而仿生设计,正有望为突破这一瓶颈提供新的思路。

本次WRC 2025是Cyborg-H01首次在全球舞台上全面亮相,在展会现场,观众能亲眼目睹Cyborg-H01的硬核性能,可以观察腱绳驱动的运动细节,了解与现有机械臂系统的对接方案。更多详情,欢迎来到赛博格机器人展会交流。

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