雨花经开区的这家企业,为机器人打造一颗“懂保护”的关节

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  长沙晚报掌上长沙3月9日讯 (全媒体记者 周游 实习生 李佳峰)春晚舞台上,人形机器人时而舞动身躯,时而扭着秧歌转手绢……这些动作的背后,都有一个核心部件在驱动:机器人关节。如果把人形机器人比作人体,那么关节就是它的“肌肉+骨骼+神经”——没有关节,机器人只是一堆僵硬的铁块。

在雨花经开区,有一家企业正在攻克这项技术——德晟智能。这家从微型舵机起家的企业,正试图完成一次关键跃迁:从为玩具、模型提供“标准件”,到为人形机器人打造高性能“关节”。

在德晟智能长沙研究院,研究人员正在组装人形机器人关节。 长沙晚报全媒体记者 周游 通讯员 刘佳妮 摄影报道

  用机械离合解开机器人的“阿克琉斯之踵”

  3月4日,记者在德晟智能长沙研究院见到了院长胡波。“人体关节是柔软的,有肌肉、韧带、软骨,摔倒时会起到缓冲保护。”他手持一个圆柱形的机器人关节告诉记者,然而机器人关节是刚性的——齿轮是钢的,外壳是金属的,一旦受到外力撞击,轻则齿轮崩齿,重则整机报废。这正是人形机器人进入家庭、走向服务场景的最大技术障碍。

  不同于工业机器人在固定工位作业,轨迹可预设,碰撞风险低。而人形机器人要在复杂环境中活动——家里有小孩老人、桌椅板凳,随时可能被撞倒、碰翻。如何让刚性的关节“学会”缓冲?德晟的答案是:机械离合+电控保护——相当于给机器人关节同时装上“安全气囊”和“安全带”。

  什么是机械离合?胡波指着机器人关节里面一组精密的齿轮解释:“这里藏着一个弹簧。正常运转时,齿轮咬合紧密,动力顺畅传递。一旦外力冲击太大,齿轮会瞬间‘弹开’,切断传动,保护内部结构。冲击过后,弹簧自动复位,齿轮重新咬合。”

  这项技术的创意最早来自桌面陪伴机器人。“那时发现舵机经常因为小孩碰撞而损坏,我们就琢磨:能不能让舵机自己学会‘躲’?”研发最难攻克的是弹簧的“度”——太紧,冲击来了弹不开;太松,正常运转时就会打滑。经过无数次测试,德晟最终拿出了自己的离合方案,并申请了专利。

  为了让机器人关节运行更可靠,德晟智能为其设置了双保险,如果说机械离合是冲击瞬间的“即时保护”,那电控保护就是实时监测的“智能哨兵”——它虽能提前感知异常,但下达指令需要几十毫秒,而这正是机械离合发挥作用的时间窗口,两者互为补充。德晟的关节控制板上集成了多个传感器——温度、电压、电流、转矩,实时监测关节状态。一旦检测到异常,系统会自动停机保护。

  从舵机到关节,一次关键的技术跃迁

  “一个人形机器人的成本里,关节占了35%到65%。能不能把关节做好,直接决定了人形机器人能不能走进家庭。”在胡波看来,机器人关节虽然是一个细分小众领域,但产业前景十分广阔。而德晟之所以能在这个领域实现先发,是基于此前技术积淀的一次跃升。

  “这是我们的微型舵机,应用在玩具、扫地机器人里,别看它们个头不大,却已经是我们服务华为、大疆、小米、科沃斯、优必选等头部客户的明星产品。”胡波介绍,从舵机到机器人关节的迭代并不容易,相对于舵机这样的“标准件”,机器人关节是“高性能核心部件”。除了电机,还集成了减速器、编码器、驱动器、控制算法,是一次技术上的全面“升维”。

  核心挑战之一是减速器。人形机器人关节空间极其有限——大腿根部需要大力矩,但直径可能只有几厘米;手指需要小巧灵活,但也要有足够握力。常规工业机器人的减速器精度高、扭矩大,但体积大、成本高。德晟的解法是:针对不同部位,采用不同类型的减速器组合——有的用行星齿轮减速器,有的用少齿差减速器,在“小空间、高反驱、大扭矩、低成本”之间寻找平衡点。

  落子雨花,融入“眼手身关节”的产业拼图

  2025年,德晟在雨花经开区设立长沙研发总部,主攻机器人关节技术。团队平均年龄28岁,全为研究生以上学历,博士占比超35%。

  为什么选长沙?“产教融合的基础和日益完善的产业配套。”胡波说,德晟与长沙理工大学深度合作,依托高校人才资源,同时与北京工业大学合作产品检测,对于需要长期技术积累的关节研发,稳定的团队至关重要。

  目前,德晟的旋转关节已出样机,今年计划批量生产,年产能规划50万套;直线关节今年开始打样。产品系列覆盖9-11个不同尺寸,针对机器人不同部位配置不同功能模块,有的还带“抱闸”——类似刹车功能,让机器人在断电时也能保持姿态。

  在雨花经开区,德晟并非孤岛。园区里,有做机器视觉的长步道(“眼睛”),有做工业机器人的中南智能(“身躯”),有做铸件打磨的全宇工业(“手”)。加上德晟的“关节”,“人工智能+机器人”产业生态正不断完善并跃迁升级。

  除了人形机器人,德晟的舵机技术还可用于固定翼无人机、导弹、医疗设备等多个领域。在雨花经开区,这家企业正让机器人站得更稳、更灵活。

【作者:周游】 【编辑:杨倩杰】
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