堪稱(chēng)地表最強(qiáng)“打工人”，人形機(jī)器人Figure02領(lǐng)銜靈巧手進(jìn)化

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）日前，人形機(jī)器人公司Figure AI宣布推出全新一代Figure 02人形機(jī)器人產(chǎn)品，可謂在硬件和軟件上都進(jìn)行了從零開(kāi)始的重新設(shè)計(jì)。Figure AI創(chuàng)始人兼CEOBrett Adcock表示，F(xiàn)igure 02概念設(shè)計(jì)評(píng)審在2023年2月，歷時(shí)18個(gè)月研發(fā)而成。他認(rèn)為這是地球上最先進(jìn)的人工智能硬件產(chǎn)品。

Figure 02的全新設(shè)計(jì)

Figure 02人形機(jī)器人全身裝備6個(gè)RGB攝像頭，分別位于頭部、胸前和后背，通過(guò)其 AI 驅(qū)動(dòng)的視覺(jué)系統(tǒng)感知和理解物理世界。

靈巧手方面，F(xiàn)igure 02配備第四代機(jī)械手，具備16個(gè)自由度，擁有與人類(lèi)相當(dāng)?shù)牧α亢挽`活性，能夠完成多種精細(xì)操作任務(wù)。

此外，機(jī)器人內(nèi)部的電池組為2.25 千瓦時(shí) (KWh) 定制電池組，容量提高50%，從而最大程度地延長(zhǎng)機(jī)器人的運(yùn)行時(shí)間。Figure AI高管表示，希望每天能夠?qū)崿F(xiàn)大約 20 小時(shí)的有效工作時(shí)間。

Figure 02內(nèi)置視覺(jué)語(yǔ)言模型（VLM），機(jī)器人能夠從攝像頭進(jìn)行語(yǔ)義定位和快速常識(shí)性視覺(jué)推理。Figure 02在語(yǔ)音交互方面也取得了顯著進(jìn)步，憑借內(nèi)置麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，以及與 OpenAI 合作訓(xùn)練的自定義 AI 模型，能夠與人類(lèi)進(jìn)行語(yǔ)音對(duì)話。

值得注意的是，F(xiàn)igure 02 擁有比 Figure 01 高3 倍的計(jì)算和AI 推理能力，由于 Figure 02 的端側(cè)算力大幅提升，已經(jīng)可以完全自主地在現(xiàn)實(shí)世界中執(zhí)行各種任務(wù)。

在外觀形態(tài)上，F(xiàn)igure 02 采用了全新的外骨骼結(jié)構(gòu)、集成布線的設(shè)計(jì)。集成布線實(shí)現(xiàn)隱藏電線、可靠性更高、更緊密的封裝。

今年1月，F(xiàn)igure 宣布與寶馬合作，在汽車(chē)制造工廠部署人形機(jī)器人。 其通用型人形機(jī)器人Figure 01 在寶馬制造工廠“打工”。此次發(fā)布，也展示了Figure 02在寶馬斯帕坦堡工廠生產(chǎn)線上測(cè)試的視頻畫(huà)面。

靈巧手以及核心零部件

2023年底，特斯拉第二代擎天柱發(fā)布。第二代擎天柱搭載了由特斯拉設(shè)計(jì)的執(zhí)行器和傳感器、2個(gè)自由度驅(qū)動(dòng)頸部、11個(gè)自由度手部、觸覺(jué)傳感器、執(zhí)行器集成電子和線束、足部力/扭矩傳感器、鉸接式腳趾等。視頻顯示，第二代擎天柱可以輕松準(zhǔn)確地抓取和放下雞蛋，整個(gè)過(guò)程比較連貫平穩(wěn)，左手轉(zhuǎn)右手的整個(gè)過(guò)程也頗為連貫，展示出其雙手精巧的操控能力。


今年5月宇樹(shù)G1人形機(jī)器人發(fā)布，據(jù)介紹G1可選配Dex3-1力控靈巧手，通過(guò)力位混合控制，這使得G1能夠模擬人手的精準(zhǔn)操作能力，對(duì)各種物體進(jìn)行精確控制。無(wú)論是進(jìn)行砸核桃、搬運(yùn)重物等常規(guī)操作，還是拿取雞蛋等易碎物品，G1都能展現(xiàn)出極高的精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。G1機(jī)器人還能夠輕松應(yīng)對(duì)汽水瓶開(kāi)啟、焊接等精細(xì)作業(yè)，這些在過(guò)去被認(rèn)為是機(jī)器難以勝任的任務(wù)，如今在G1的靈巧操控下變得輕而易舉。

剛剛發(fā)布的Figure 02，其具備16個(gè)自由度的第四代機(jī)械手也引起非常多的關(guān)注。整個(gè)手包含機(jī)械、電氣、控制和傳感器等技術(shù)。相較于擎天柱二代Optimus Gen 2的手部只有11個(gè)自由度，F(xiàn)igure 02擁有更多手部自由度，在靈巧手方面得到進(jìn)一步進(jìn)化。

人形機(jī)器人手部關(guān)節(jié)主要的零部件包括空心杯電機(jī)、減速器以及觸覺(jué)傳感器三大核心。特斯拉每個(gè)人形機(jī)器人靈巧手單機(jī)需要12個(gè)空心杯電機(jī)和相關(guān)行星減速器，單機(jī)價(jià)值量達(dá)2.19萬(wàn)元，預(yù)計(jì)到2025年實(shí)現(xiàn)3萬(wàn)臺(tái)人形機(jī)器人的生產(chǎn)，市場(chǎng)空間將達(dá)到6.57億元。

空心杯電機(jī)屬于特殊的直流永磁伺服電機(jī)，其尺寸通常不超過(guò)40mm，采用無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)，有無(wú)刷和有刷之分。無(wú)刷空心杯電機(jī)的定子部分采用空心杯繞組和無(wú)齒槽鐵芯設(shè)計(jì)，融合了傳統(tǒng)直流無(wú)刷電機(jī)的高轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)壽命、低噪音特性以及高效率優(yōu)勢(shì)。無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)消除了鐵芯帶來(lái)的能量損耗，減少重量的同時(shí)還能減少機(jī)械能的損耗，因此空心杯電機(jī)能實(shí)現(xiàn)極高的效率。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)廠商包括鳴志電器、鼎智科技、拓邦股份、兆威機(jī)電、偉創(chuàng)電氣、禾川科技等已布局空心杯電機(jī)業(yè)務(wù)。其中，此前傳出鳴志電器已收到特斯拉關(guān)于公司空心杯電機(jī)送樣測(cè)試反饋，并基本確定公司能夠參與未來(lái)的特斯拉人形機(jī)器人的量產(chǎn)配套。特斯拉方面還向鳴志電器提供了參與認(rèn)證和量產(chǎn)進(jìn)度的指引。消息顯示預(yù)計(jì)鳴志電器將與瑞士Maxon Motor共同為特斯拉人形機(jī)器人供貨。

兆威機(jī)電首席電控專(zhuān)家陳毅東博士在此前接受電子發(fā)燒友網(wǎng)采訪時(shí)談到，2024年是人形機(jī)器人的元年，國(guó)家出臺(tái)政策支持這一賽道，且中國(guó)擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈配套，為人形機(jī)器人落地奠定基礎(chǔ)。

他表示，靈巧手是一個(gè)非常重要的部件，占整個(gè)人形機(jī)器成本的10%-15%，根據(jù)自由度的程度不同分為全控、半控和耦合控三類(lèi)。主流控制以電機(jī)控制為主?？捎貌竭M(jìn)、BLDC、空心杯電機(jī)等。傳感器包括壓電感應(yīng)式、磁傳感器、接觸傳感器等。人形機(jī)器人靈巧手最多可做到24個(gè)自由度，能夠比人的手更靈巧，例如人的手很難做到有些關(guān)節(jié)的動(dòng)作，人形機(jī)器人則能夠做到。又如人形機(jī)器人靈巧手可以對(duì)無(wú)名指和小拇指做到更有效控制。

陳毅東還表示，靈巧手一是手要足夠靈敏，二要足夠聰明，知道不同場(chǎng)景用不同的動(dòng)作抓握，還能具有肌肉記憶功能。結(jié)合大數(shù)據(jù)大模型，讓手更加智能化。

據(jù)悉，兆威機(jī)電擁有成熟的無(wú)刷空心杯電機(jī)及微型精密行星減速器，量產(chǎn)能力得到驗(yàn)證，將來(lái)希望整合傳感器等，自己集成靈巧手。

減速器將伺服電機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩動(dòng)力有效地轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力。這種轉(zhuǎn)換對(duì)于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)行以及確保機(jī)械設(shè)備的平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。另外，觸覺(jué)傳感器幫助人形機(jī)器人手部模擬人體觸覺(jué)感受，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的觸覺(jué)感知。國(guó)內(nèi)外不少傳感器企業(yè)都瞄準(zhǔn)了這一機(jī)會(huì)。

此前，邁來(lái)芯就推出了一款完全集成的觸覺(jué)傳感器 Tactaxis，結(jié)構(gòu)緊湊且柔軟，可提供作用于其表面的 3D 力矢量。這項(xiàng)創(chuàng)新改善了機(jī)器人的手和抓具，使得像摘水果這樣的精細(xì)操作成為可能。該技術(shù)已成功地在功能原型中實(shí)現(xiàn)。

這款開(kāi)創(chuàng)性的原型采用了 Melexis 經(jīng)過(guò)業(yè)界驗(yàn)證的 Triaxis 技術(shù)，具有多個(gè) 3D 磁力計(jì)像素（magnetometer pixels）。該傳感器配有一塊嵌入到彈性材料中的磁體，這樣構(gòu)成一個(gè)柔接觸界面，可模擬人體皮膚的屬性。該裝置具備高靈敏度，因此即使檢測(cè)到很小的力也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。所能夠?qū)崿F(xiàn)的力分辨率為 2.7mN，足以辨識(shí)不足 1 克（約 0.3 克）的重量變化。Tactaxis 原型非常緊湊（尺寸僅為 5mm x 5mm x 5mm），因此適用于狹小空間應(yīng)用。

此外，長(zhǎng)盈精密作為全球領(lǐng)先的精密結(jié)構(gòu)件供應(yīng)商，其表示公司與Figure AI是合作關(guān)系，為其提供人形機(jī)器人零組件。

小結(jié)：

僅從靈巧手的演進(jìn)來(lái)說(shuō)，F(xiàn)igure 02已具備16個(gè)自由度，未來(lái)靈巧手或許比人類(lèi)的手更加靈巧與更智能化。人形機(jī)器人賽道的成長(zhǎng)需要一個(gè)周期，產(chǎn)業(yè)發(fā)展務(wù)必要解決痛點(diǎn)才能落地。陳毅東博士預(yù)測(cè)國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人大約在三年左右時(shí)間走入大眾家庭。而包括電機(jī)、電控在內(nèi)的眾多廠商有機(jī)會(huì)在人形機(jī)器人市場(chǎng)獲得更大的發(fā)展。