就像人体由众多器官组成一样，人形机器人也由众多零部件组成。一个拿杯子动作，需要“手”“眼”等众多零部件配合。
如今在湖北，已覆盖人形机器人产业链核心零部件31类，已有13家企业进入整机供应链。
连日来，湖北日报全媒记者在武汉探访了研发生产人形机器人“小脑”“眼睛”“皮肤”“关节”等的多家企业，看看它们如何让人形机器人走得更稳、看得更准。
“小脑”
“指挥”多款机器人跑完半马
去年出货量超10万套
湖北日报全媒记者 马文俊 通讯员 光小科
4月，全球首场人形机器人半程马拉松在北京开跑。21公里赛道上，机器人需自主完成长距离行走、避障与姿态调整。最终获得前6名的参赛者中，有4款机器人的“平衡系统”里都跳动着一颗来自武汉光谷的“小脑”——元生创新的YIS320高精度姿态传感模块。
元生创新研发的姿态传感器。（受访者供图）
“姿态传感器相当于机器人的‘小脑’，响应速度、精度稍微差一点，机器人可能就站不稳了。”7月21日，在元生创新的实验室，公司惯性业务负责人张博士拿起一枚硬币大小的传感器说。
机器人对姿态传感器最苛刻的要求是响应速度和测量精度。“好比人滑倒时小脑要瞬间指挥四肢找回平衡，我们的传感器响应达毫秒级，横滚角和俯仰角精度精确到0.1度。”张博士说。性能上的高标准，让这款新产品不仅能帮助机器人完成跳跃、攀爬等复杂运动，实现长时间运动不“迷路”，还为更复杂的应用场景打开了想象空间。
“前两年国内人形机器人标配国外进口的姿态传感器。现在无论是样机制作还是量产都会选用我们的传感器，多款产品已成为业内爆款。”张博士说。
产品力的背后是长期的技术沉淀。2019年，当多数同期成立的企业追逐VR热潮时，元生创新便率先转向了尚在萌芽的机器人传感领域。
“早期的客户可能只是几个人的小团队，我们一起调试算法、优化模块的性能参数，就像给不同‘性格’的机器人定制平衡方案。”张博士回忆。
正是这种陪伴式创新，构筑起企业独特的“护城河”，如今当客户成长为数百人规模的企业时，元生创新已成为其不可替代的合作伙伴，为其量身定制多款迭代产品。
凭借多年深耕，目前国内人形机器人一半以上的厂商，包括多家头部机器人整机厂商以及多款湖北“楚才”系列机器人，都选用了该企业的姿态传感器，去年其主力产品出货量超10万套。
“皮肤”
让机器人感知超灵敏
连蚊子落脚也能感觉到湖北日报全媒记者 马文俊 实习生 杨黎
机器人会感到“痛”吗？
7月18日，带着这个疑问，湖北日报全媒记者走进位于武汉市江夏区的一间实验室里，一块黑色布料在技术人员手中轻轻弯曲、压按。电脑屏幕上，实时跳动出色彩斑斓的压力波纹，每一个点的压力都被精确显示。
飞帛丝自主研发的“电子皮肤”。（受访者供图）
这并不是一块普通的布，而是飞帛丝科技有限公司自主研发的“电子皮肤”——一种能够赋予机器人“知觉”的柔性织物。
拿起这块餐巾大小的“电子皮肤”样品，飞帛丝技术负责人钟卫兵介绍：“这上面密布着1024个传感点，最小间距仅2毫米。这些微小感知节点就像神经末梢，能帮助机器人感知每一寸肌肤受到的压力。”
这一切，源于“电子皮肤”核心编织结构的突破。自2018年企业成立，飞帛丝的研发团队通过微观结构控制，最终实现了材料在受压时动态弯曲、改变接触面积，进而输出稳定且灵敏的压力信号。
“它可以做成帽子、手套、卫衣等贴身衣物，摸起来和普通衣物面料没区别。”钟卫兵说，与市面上常见的印刷电路板式“电子皮肤”不同，“我们有别人做不到的‘三维曲率贴合’。它能包住一个完整的复杂曲面。”
如今“电子皮肤”量产版本的感知范围一路进阶，最低可监测到10帕的微压，与一次脉搏的轻颤差不多，最高可达300千帕，相当于一个成年人脚底站立时的最大压力。而实验室版本的灵敏度，更是可实时探测到一只蚊子落脚时的压力。
“机器人穿上这层皮肤，才真正有了‘分寸感’。”钟卫兵说，在实验中，穿上“电子皮肤”的机器人结合人工智能算法，不仅可以精确把握抓握力度，还能在碰到障碍物时瞬间调整姿态，仿佛具备了人类本能的触觉反应。
据钟卫兵介绍，国内真正掌握“电子织物”量产能力的企业不足3家，而飞帛丝保有关键材料配方和专利结构技术。即便放眼全球，兼具性价比与领先性能的产品，也是寥寥可数。“今天我们手上的这块布，目前没人能复制。”
“未来，柔性传感市场将达万亿级，人形机器人相关产品占比也将不断提升。‘电子皮肤’将成为连接现实与未来、工业与智能的关键接口。”钟卫兵说，“我们立志让这块中国布料，成为世界科技的新语言。”
“眼睛”
360度无死角“鹰眼”
衣服褶皱深度都能“看清”
湖北日报全媒记者 马文俊
通讯员 光小科 实习生 杨黎
7月17日，在武汉万集光电技术有限公司的实验室，一台半成品人形机器人的头顶上，巴掌大小的黑色半球形装置正无声旋转，扫描形成的蓝绿色点云，将实验室每一处轮廓全部呈现。
这个“小不点”，正是万集光电自主研发的“机器人用球机激光雷达”。自今年5月在北美行业大展上发布后，订单如雪片般飞来，其中不少来自行业龙头。
“今年4月以来，不仅我们北京工厂满产，武汉的车间、实验室也加班加点。在国内自主移动机器人市场，公司占据约20%的市场份额，服务超290家客户。”万集光电技术总监张英杰介绍，目前在光伏、锂电、新能源汽车等工厂货运领域，机器人应用全面铺开，“激光鹰眼”需求量持续走高。
万集光电自主研发的“机器人用球机激光雷达”。（受访者供图）
“我们就像为机器人装上了360度无死角的‘鹰眼’。它既可横向360度扫描全景，也能纵向实现63.5度的超广视场。”张英杰说，加装惯性导航传感器、算法芯片等组件后，一台“激光鹰眼”即可同时实现全局定位导航和近距离避障。
特别是在家庭、医疗、公共服务等室内外场景，未来装配在人形机器人上的“眼睛”，需要在定位、避障功能的基础上，具备精细识别的能力。
“无论是镜面般的不锈钢墙面，还是光滑的大理石地面，这款产品都能保持稳定的三维建模精度，误差控制在3厘米以内。这种‘功力’业内少有。”张英杰说，在合作商实验室，加装其固态激光雷达的人形机器人，已能精准识别衣物轮廓，甚至可感知褶皱深度，不久后有望完成叠衣服等精细动作，“具备类似人的精细感知能力”。
从“看见”到“看清”，“激光鹰眼”并非凭空而生。2011年进入激光雷达赛道后，历经多年持续突破，万集光电在路测激光雷达领域的市场占比超50%。车规级雷达上，多款“现象级”产品已出口日韩、德国、加拿大等海外市场。而在移动机器人上，企业已与行业头部企业建立深度合作，多年来保持300%的年增长率。
“未来机器人走入寻常百姓家，整机成本是其中瓶颈，而以激光雷达为代表的传感器件降本是破局点。”张英杰说，公司正与多家长期合作的移动机器人厂商携手，共同推动人形机器人在多场景的应用落地。
“关节”
活动精度达到微米级
使用寿命超1万小时
湖北日报全媒记者 谢慧敏 实习生 李弘婕
7月18日，武汉泛洲谐波传动有限公司的试制车间，研发人员正在对一个巴掌大小的银色金属圆环进行冲压加工。
“不要小看这个圆环，它是谐波减速器的重要零件，也是人形机器人关节部位最核心的零部件，决定了机器人的灵活度和运动精度。”公司总经理代群介绍。
数据显示，一台人形机器人的关节部位需要20多个减速器，其中谐波减速器占比达70%。以特斯拉Optimus人形机器人为例，全身28个旋转执行器中，14个采用谐波减速器。
武汉泛洲谐波研发的谐波减速器，达到国际顶尖水平。（湖北日报通讯员 孙晓飞 摄）
2024年，日本哈默纳科占据全球谐波减速器50%以上市场，国内多家企业正在加速实现国产替代。
“现在不布局，未来连赛道都挤不进。”2023年，武汉泛洲精密科技股份有限公司组建研发团队，进军谐波减速器领域，今年5月成立全资子公司武汉泛洲谐波传动有限公司。
彼时，深耕汽车行星减速器30年，泛洲精密已是该领域的“隐形冠军”。但要开发谐波减速器，代群坦言仍是困难重重。
“以精度为例，汽车零部件精度通常为‘丝级’（0.01毫米），而谐波减速器需达到‘微米级’（0.001毫米）。”代群感叹说，一根头发丝是60微米，也就是说，我们的谐波减速器，传动精度必须控制在60分之一根头发的误差，这相当于“在绣花针上雕花”。除精度外，轻量化与耐久性也是谐波减速器的核心挑战。
历时一年多研发，去年9月，具有自主知识产权的首批样品正式下线。此后，又连续进行3次迭代升级，让谐波减速器不仅传动误差小于一弧分（两万分之一圈），使用寿命超过1万小时，达到国际顶尖水平，而且价格只有国外产品的一半。
眼下，武汉泛洲谐波正在对谐波减速器进行性能测试，即将在人形机器人关节模组上进行试装，计划于2027年量产。
详见7月23日湖北日报六版>>
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