Got a new hand for Black Friday pic.twitter.com/x3gQrsbYAQ11月29日訊(編輯 宋子喬)當地時間11月28日,特斯拉機器人官方賬號發布新動態:準備了新的手來迎接黑色星期五。視頻中,Optimus穩穩地接住迎麵拋來的網球並放下,手指可相對靈活地彎曲。
— Tesla Optimus (@Tesla_Optimus) November 28, 2024
靈巧手是特斯拉二代Optimus最引人注目地方。特斯拉Optimus工程師Milan Kovac將最新展示的靈巧手稱為“裏程碑式的成就”。
據他介紹,與上一代產品相比,該新手/前臂擁有雙倍的自由度(手上有22個自由度,手腕/前臂上有3個自由度)。小K注:人類的手通常被認為具有27個自由度,手部自由度越高,越能做出更加複雜和精細的動作。
Kovac表示,上述視頻是在實驗室裏通過遠程操作實時完成的,特斯拉很快就會製造出配備新靈巧手的機器人。
另外,團隊到年底前仍有一些工作需要完成,特別是圍繞擴展觸覺傳感集成(新一代手比上一代的表麵覆蓋範圍大得多)、通過肌腱實現更精細的控製。由於所有驅動裝置被移至前臂,這增加了其重量,團隊還在想辦法減輕前臂重量。一個有趣的挑戰是如何讓手指和手掌擁有足夠柔軟度/柔順性的保護層,同時又不影響觸覺傳感。
馬斯克在他的帖子下麵回複:“Optimus團隊幹得漂亮。”
22自由度靈巧手“千呼萬喚始出來”
Optimus上一代靈巧手包含11個自由度,同樣集中於前臂的靈活性,與第一代Optimus原型機難以執行簡單的操作任務相比,搭載11自由度靈巧手的Optimus能夠完成疊襯衫、在工廠分揀物品等任務。
22個自由度靈巧手則是“千呼萬喚始出來”。此前5月份,Optimus團隊發布了Optimus的進展視頻,視頻中該機器人正在對電池進行分類並在辦公室裏走動。馬斯克在視頻下方留言,首次透露Optimus的雙手將很快擁有22個自由度。
在特斯拉6月份的股東大會上,馬斯克重申了特斯拉目標(2024年4月23日,第一季度財報電話會議上,馬斯克表示,特斯拉預計到今年年底,Optimus裝置將在工廠執行一係列有用的任務,同時公司的目標是在2025年底之前對外銷售這些機器人),即計劃從2024年底開始小批量試產Optimus機器人,預計2025年全年生產數千至一萬台,用於內部場景使用及訓練,同時他再次提到Optimus的關鍵改進——手部將具備22個自由度,“它可以彈鋼琴,甚至彈吉他。”
在特斯拉10月召開的“werobot”發布會現場,22自由度靈巧手首次亮相,在屈曲/伸展的基礎上,展示了外展/內收的全新姿態。靈巧手線繩驅動結構醒目,執行器外置在前臂中,手腕可靈活轉動。
中信證券對此表示,這與其對於特斯拉靈巧手方使用“空心杯+絲杠+繩驅”方案的預期吻合。22個自由度分別為5根手指單手指各4個自由度+腕部2個自由度,最大程度地模仿了人類手指最下方關節超過1自由度的結構。
靈巧手為人形機器人核心零部件 國內外企業積極自研
靈巧手目前已經是人形機器人核心零部件之一,主流人形機器人本體廠家都傾向於自研,如特斯拉(Optimus)、Apptronik(Apollo)、優必選(Walker S)、智元(遠征A1)、Sanctuary AI(Phoenix)等。
華安證券研報中指出,靈巧手的性能和成本受其三大核心組件——驅動、傳動和傳感裝置的共同影響。隨著機器人技術的進步,靈巧手的自由度升級提速,越來越向高集成度、智能化發展。據《科創板日報》不完全統計:
10月16日,國家知識產權局信息顯示,智元機器人已於今年6月申請了一項名為“靈巧手拇指、靈巧手和機器人”的專利。專利摘要顯示,本申請涉及機器人技術領域,具體涉及一種靈巧手拇指、靈巧手和機器人,解決了具有3個自由度的靈巧手拇指無法同時兼顧關節解耦和尺寸的問題。值得一提的是,智元機器人在8月發布的新產品中靈巧手的自由度數達到19個,其中主動自由度由上一代的6個增加至12個。
今年上半年,星動紀元推出了自主研發的靈巧手Xhand,具有12個主動自由度,采用全驅動方案,指尖還配置觸覺傳感器。
Figure AI則在今年8月發布的第二代人形機器人Figure02,搭載了第四代機械手。根據其官網公開信息,Figure02的靈巧手擁有16個自由度,稱“具有與人類相當的負載能力,可抓取25公斤物體”。
由OpenAI投資的初創企業1X Technologies(以下簡稱“1X”)在今年9月初推出了專為家庭設計使用的人形機器人NEO測試版,手部具有20個自由度,能夠舉起重量超過自身體重兩倍的物體。
國金證券此前發布研報表示,特斯拉第三代靈巧手相比於第二代的變化為:(1)手部增加了自由度,從11個提升到22個,從而對應的電機數量將可能從原本的6個提升到13~17個;(2)驅動器裝載部位由手部改為手腕。
國金證券稱,基於功能性和長期目標,靈巧手往人手方向發展是大勢所趨。以特斯拉靈巧手為例,該機構分析了自由度增加帶來的產業鏈彈性環節:
驅動裝置上,預計空心杯電機和無刷有齒槽電機將成主流,假設單手用量約13~17個,當前雙手價值量3.4~15.3萬元;
傳動裝置上,當前處於腱繩向絲杠切換的關鍵時間點,假設單手用量13~17套,當前雙手價值量為5.5~13萬元;
傳感器裝置上,觸覺傳感器是價值量最大環節,單手用量約5套,雙手價值量約1351元。