電驅(qū)動關(guān)節(jié)模組助力機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展

前言

近日，工業(yè)和信息化部等十五部門印發(fā)的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》為我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明方向。

“十三五”期間，我國機器人產(chǎn)業(yè)在應(yīng)用層面進(jìn)步明顯，2020年我國機器人產(chǎn)業(yè)營收突破1000億元，但自主本體數(shù)量及核心零部件國產(chǎn)化原創(chuàng)性技術(shù)占有率不及預(yù)期，這對技術(shù)研發(fā)與自主創(chuàng)新能力提出更高要求。

當(dāng)前我國機器人企業(yè)呈現(xiàn)小而散的特點，細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域臥虎藏龍，《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出要形成一批具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)以及一大批創(chuàng)新能力強、成長性好的專精特新“小巨人”企業(yè)，這些科創(chuàng)企業(yè)將成為突破核心技術(shù)，提升機器人關(guān)鍵基礎(chǔ)不可忽視的重要力量。

決定足式仿生機器人只能做一個能走會跳的玩具，還是可以成為能擔(dān)重任的“木牛流馬”，關(guān)鍵在于機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置是機器人的動力來源，小型化、輕量化的電驅(qū)關(guān)節(jié)能夠幫助足式機器人實現(xiàn)更高的負(fù)載能力，從而在真實場景下滿足更多的應(yīng)用需求，使足式機器人具有更實用的價值。2020年我國機器人產(chǎn)業(yè)營收突破了1000億元，最新印發(fā)的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年我國要實現(xiàn)一批機器人核心技術(shù)和高端產(chǎn)品的突破，關(guān)鍵零部件性能和可靠性要達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。

過去五年，我國機器人在量上取得了較大的突破，而在“十四五”期間，我國機器人產(chǎn)業(yè)將從“量變”向“質(zhì)變”發(fā)展方向轉(zhuǎn)變。

仿生機器人電關(guān)節(jié)模組

選擇電驅(qū)動關(guān)節(jié)賽道

在輕量化、小型化上，我國的電驅(qū)關(guān)節(jié)與國際電驅(qū)動關(guān)節(jié)水平存在著顯著差距?！芭ぞ孛芏取笔呛饬侩婒?qū)關(guān)節(jié)輕量化與小型化的最核心指標(biāo)，目前美國敏捷機器人公司的電驅(qū)動關(guān)節(jié)最高扭矩密度已經(jīng)達(dá)到254Nm/kg，而國外普遍的電驅(qū)動關(guān)節(jié)扭矩密度也口大于80 Nm/Kg。

在這種差距背景下，我國機器人創(chuàng)新企業(yè)乘風(fēng)追趕，最近，來自深圳的科技創(chuàng)新型企業(yè)深圳小象鴻業(yè)機電有限公司（深圳小象電動全資子公司）電驅(qū)動關(guān)節(jié)系統(tǒng)的扭矩密度實現(xiàn)了104Nm/Kg，大幅超過了國際平均水平，公司創(chuàng)始人劉霄對此表示:“ 在奮起直追的道路上，我們深感任重而道遠(yuǎn)”。

小象鴻業(yè)成立于2015年，是一家從幾個人的創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展起來的科技型創(chuàng)新公司。團(tuán)隊小巧精悍，專注核心技術(shù)研發(fā)?；仡欕婒?qū)動關(guān)節(jié)研發(fā)之路，劉霄感慨萬千。幾年前，劉霄還在從事發(fā)電機產(chǎn)品的研發(fā)工作，敏銳的他發(fā)現(xiàn)發(fā)電機的市場逐漸有限，新能源汽車、機器人、無人機等純電動工程機械正在各興起，劉霄感受到先進(jìn)的電動機和電驅(qū)動系統(tǒng)比發(fā)電機有更廣闊的發(fā)展天地，于是將獨立單干的想法告訴了身邊的幾位好友，用劉霄的話來講，“幾位好友各懷武藝” ，有人懂得材料，有人懂得磁場，還有朋友手中掌握業(yè)務(wù)資源，“麻雀雖小，五臟俱全”。幾位朋友聽了劉霄的分析，當(dāng)下便拍即合，摸索著便組建團(tuán)隊上路了。

劉霄認(rèn)為選擇電驅(qū)動研發(fā)是自己和團(tuán)隊的一種家國情懷，我國機器人核心技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，產(chǎn)業(yè)鏈條關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺失,高精度減速器、伺服電機和控制器等核心零部件仍高度依賴進(jìn)口，每一代人有每--代人的使命，選擇自主創(chuàng)新，提升技術(shù)能力，對團(tuán)隊而言，是一份挑戰(zhàn)，也是一份責(zé)任。

實現(xiàn)更強負(fù)載能力

在公司成立之初，小象鴻業(yè)設(shè)定了先進(jìn)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，反復(fù)試驗并研制原型機。隨著技術(shù)的不斷突破，樣機不斷在各種比賽中拿下優(yōu)異的成績，小象鴻業(yè)逐漸被更多用戶關(guān)注到。2017年，研發(fā)團(tuán)隊完成了一項峰值功率100kW重量僅12KG的原型機研發(fā)任務(wù)，一年后，團(tuán)隊成功研發(fā)了一款17kW重5.6KG的高速泵用電機，2019年至今，小象鴻業(yè)又承接研發(fā)了多款中小型電關(guān)節(jié)驅(qū)動系統(tǒng)。先進(jìn)技術(shù)力的背后是團(tuán)隊不斷的正向研制，“聚能磁”高功率密度/高扭矩密度電機及配套的傳動和控制的電驅(qū)動總成是小象鴻業(yè)的核心技術(shù)，劉霄介紹:“優(yōu)化疊式軸向磁場電機，將驅(qū)動和減速一體化設(shè)計，使其在同等體積和重量下具有更大功率和扭矩，當(dāng)前機器人行業(yè)需要這樣具有更強負(fù)載能力和爆發(fā)力的電驅(qū)關(guān)節(jié)”。

公司副總經(jīng)理李海華認(rèn)為，當(dāng)下對國外關(guān)節(jié)開源技術(shù)做逆工程的方式在國內(nèi)非常流行，但機器人的負(fù)載能力仍舊上不去，實際效果往往低于開源方，究其原因，是因為材料技術(shù)對電驅(qū)關(guān)節(jié)系統(tǒng)的研制也非常重要，逆工程很難解決材料的工藝問題。小象鴻業(yè)在技術(shù)方向、材料選型等方面全部親力親為，這使得團(tuán)隊掌握了更多核心性原創(chuàng)技術(shù)。

劉霄認(rèn)為，小象鴻業(yè)在電驅(qū)動關(guān)節(jié)領(lǐng)域?qū)覍彝黄频牧硗庖粋€原因也在于公司“船小好調(diào)頭”。電機行業(yè)歷經(jīng)了一百多年的發(fā)展歷史，主流市場仍在延續(xù)傳統(tǒng)電機的開發(fā)模式。尤其是對于老牌造車企業(yè)，他們有百年的燃油車造車體系，有固定的工藝設(shè)備，在這樣的環(huán)境里很難擺脫原有基礎(chǔ)的束縛做出突破性創(chuàng)新。而創(chuàng)業(yè)公司就像一張白紙，可以“肆無忌憚”地在白紙上勾勒藍(lán)圖，團(tuán)隊嘗試了全新的材料、全新的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、定制專業(yè)的設(shè)備，團(tuán)隊沒有資產(chǎn)包袱，也沒有技術(shù)包袱，能夠?qū)⑷烤ν度说疆a(chǎn)品突破與技術(shù)變革之上。

目前，機器人電驅(qū)動關(guān)節(jié)的發(fā)展正處于上升期，市場對電驅(qū)關(guān)節(jié)的需求逐漸增多，阿里巴巴、小米、OPPO等資本紛紛人局機器人賽道，對于小象鴻業(yè)這樣的創(chuàng)新型小微科創(chuàng)企業(yè)來講這是一個利好消息。在傳統(tǒng)的伺服電機市場中，其他類型的電機成本一直居高不下，資本的進(jìn)人有望做大市場降低成本，從而推動電驅(qū)動關(guān)節(jié)的發(fā)展，畢竟沒有市場的技術(shù)終將“寸步難行”。

與客戶互相成就

成立七年，進(jìn)入市場四年，小象鴻業(yè)的研發(fā)速度在同行業(yè)者中已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，目前小象鴻業(yè)正在開展下一代電機驅(qū)動關(guān)節(jié)的研發(fā)。劉霄認(rèn)為，公司的快速成長離不開客戶“施加的壓力”，客戶經(jīng)常提出非常亞苛的要求，小象鴻業(yè)不斷在這種高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求中磨練自己，攻克了一個又一個難題。目前，團(tuán)隊已經(jīng)取得電機方面的專利40余項，其中已授權(quán)發(fā)明專利7項，授權(quán)實用新型專利35項，實現(xiàn)了材料和元器件的自主可控。

劉霄提到，除了看好電驅(qū)動關(guān)節(jié)未來的發(fā)展，小象鴻業(yè)成立的另一個原因是受到深圳大疆的鼓舞。有句話說:在深圳，十個人有九個在創(chuàng)業(yè)，還有一個在創(chuàng)業(yè)的路上。劉霄和伙伴們就是在這樣的環(huán)境熏陶下加入了創(chuàng)業(yè)的浪潮。

面對澎湃的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也提出了要形成一批具有國際競爭力的領(lǐng)軍企業(yè)以及一大批創(chuàng)新能力強、成長性好的專精特新“小巨人”企業(yè)。星星之火，可以燎原，小微科創(chuàng)企業(yè)將在推動我國機器人核心技術(shù)突破中扮演不可或缺的角色，就像小象鴻業(yè)的名字，小象雖小，但也要成就一番宏圖偉業(yè)。

審核編輯：湯梓紅