達闥科技，用柔性智能關節 SCA 定義雲端智能柔性機器人起跑線

作為機器人的核心零部件，伺服系統的核心技術一直掌握在歐美、日本以及韓國的手裡。

在面對傳統伺服電機技術掣肘的現實，許多機器人廠商不得不依賴進口，然而這就意味著中國廠商的採購成本要比外企自用高三五倍以上。

另一方面，受限於核心技術而大多以下游系統集成為主的中國機器人公司，也不得不長期承受著傳統伺服電機「分件組裝難度大」，以及「不同硬體難以兼容」等難題。

「目前組裝難度大，主要是因為大電機、編碼器和驅動分離這幾塊是分離的，必須要通過線纜連接的方式。但是線路除了非常難部署，還會受到外界干擾；

而硬體不兼容會直接加大客戶的使用難度，這無形中就會增加客戶的人力成本；

另外，傳統伺服系統用的是以電機-減速器-負載線性傳動的剛性關節，容易與外部環境發生剛性碰撞。」達闥科技在接受機器之心採訪時，直言不諱地談到了傳統機器人零部件與現有市場需求發生的諸多衝突。

譬如，伺服系統的一個關鍵組件——編碼器在通過線纜連接時，會隨著距離的增大，外界環境干擾的增強，而導致通信質量明顯下降。

此外，在傳統工廠環境中，搭載剛性關節的機器人曾發生過損壞昂貴設備並誤傷操作人員的真實案例，這個時候機器人的應用反而會弊大於利。

「中國機器人製造長時間受技術和採購成本兩大掣肘，針對高端服務機器人的底層伺服系統設計一直處於初級階段。」達闥科技道出中國為何一直製造不出優質服務機器人的弊病所在。

而這同樣解釋了為何過去三年來機器人市場雖然很火，但卻毛利率一直較低且訂單分散的根本原因。

「我們要向優秀的企業取經，不能一味為了壓縮製作成本和提量而總是在粗製濫造。」達闥科技強調。

要做比波士頓動力更好的柔性驅動器

在全球機器人領域，大概無人不曉「波士頓動力狗」。

在波士頓動力公司三年來發布的為數不多的視頻中，擁有「強健」四肢的機械狗能夠做出跳躍、空中轉體、開門等超乎人類想像的高難度動作，引起了全球轟動。

而從這隻機器狗背後的技術層面來看，最大的功臣之一應該是來自於柔性執行器的驅動力。

「波士頓動力的高性能柔性執行器一度在全球處於壟斷地位，這個新零部件其實一定程度上彌補了建立在傳統伺服舵機上的機器人剛性關節的不足，『韌性』更高，更加靈活，可以讓機器對環境做出主動響應，也可以讓機器人在運動的過程中更加像人。」達闥科技的技術人員表示。

因此，達闥科技 5 年來一直在研究如何做出一款高質量的智能柔性驅動器來彌補傳統伺服系統的弱點。

譬如，除了鑽研伺服電機，達闥科技的技術專家們平時的一大工作就是觀察人體運動。

他們發現，人體的關節韌性並非一成不變，如腿部落地時，膝關節、踝關節都會呈現出一些柔軟的特性。

為了模擬生物關節的這種特性，達闥科技研發人員進行了顛覆式創新設計，在串聯彈性驅動關節的基礎上，增加其可變剛度的功能，這便是可變剛度的串聯彈性驅動關節。

「串聯彈性驅動關節不僅能實現柔性關節的功能，還能根據機器人的運動狀態，無級改變關節的勁度係數，甚至調整到剛性關節。」他們解釋道。

2018 年中下旬，達闥科技終於宣布研發出據稱可以與波士頓動力比肩的服務機器人零部件產品——SCA 智能柔性驅動器。

而在 2019 年 MWC 世界移動大會現場，我們見到了由這款達闥科技自主研發的執行器驅動的柔性機器人產品。

根據現場體驗，這款機器人的確能夠流暢完成包括握住瓶子並將瓶子遞送到用戶手中、幫用戶端取咖啡、穿針等一系列動作。

「我們將電機、驅動器以及編碼器融合為一個整體，採用多層板緊湊布局將這些部件集成到一小塊電路板上，體積縮小至傳統伺服系統的十分之一；但同時能承載更大的扭力矩。這相當於解決了服務機器人工程方面一直存在的關節集成化難題。

當然，柔性執行器也優化了電機設計以配合高級演算法，使得外轉子電機可以更好的應用於伺服系統。」據現場達闥科技的技術人員介紹。

此外，除了對系統設計有進一步優化，這款柔性執行器還需要配合「機器人大腦」，讓機器人能夠主動適應外部環境並做出積極反饋。

「機器人智能的實現無法僅僅依靠一個小型終端，雲端『大腦』其實是最佳選擇。」達闥科技現場的技術人員表示。

因此，早在 2015 年，達闥科技就先於柔性執行器自主研發了雲端智能解決方案，採用「雲、網、端」三位一體架構，配合「執行層」，讓機器人除了具備類似於生物關節的韌性能力外，也具備了面部識別、人機交互等「思考能力」。

技術研發推動力——市場爆發與政策支持

有人在知乎上提問「為何國內伺服系統技術研發熱度不高以及國產化速度緩慢」時，有一個回答很有意思：

「除了巨大的研發成本，對市場對機器人需求的限制其實也有決定因素。」

的確，在人工智慧浪潮還未完全發酵以前，機器人的傳統技術格局一方面很難打破，另一方面是各個行業對並不智能的機器人需求並沒有形成龐大規模。

然而，隨著國內外人工智慧賦能產業的持續升溫，工業機器人行業結構將由「T」型單一發展模式逐步轉變為「O」型產業鏈綜合發展，並形成一個規模巨大的市場。

最新數據也證明了這一點。

根據 2019 年 2 月中國電子學會發布的預估數據，2018 年中國服務機器人市場規模為 18.4 億美元，同比增長約 43.9%，高於全球服務機器人市場增速。

或許，對新技術的掌握將成為一個改變機器人產業鏈競爭格局的突破點；而行業格局變化將利於本土企業崛起，擁有核心技術的中國公司完全有機會成為這塊市場的主角。

「中國機器人產業的發展重點一定在於底層核心技術的發展。」達闥科技強調。

另一方面，從國家發展政策上來看，中國製造 2025，是中國政府實施「製造強國戰略」第一個十年行動綱領。而包括機器人底層技術和人工智慧等高端技術的創新，必將得到國家政策方面的強有力支持。

「我們作為高新技術企業，一必須要迅速順應行業格局的變化，因此才咬牙高投入自主研發『柔性驅動器』這類重要底層技術，但終極目的，是解決中國機器人技術應用層面上一直存在的短板——關節控制及安全使用的問題，我們需要把核心關鍵技術掌握在自己手裡。」

作為少數全球範圍內真正達到商業化運營的人工智慧公司，達闥科技研發的 SCA 智能柔性驅動器不僅成為服務機器人重要的底層技術標準，可以更廣泛地應用於機械製造加工、航空航天、精密儀器、健康醫療等等領域；也填補了中國長期在高端機器人領域的技術空白，為中國機器人底層伺服技術的發展奠定了技術基礎。

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