人形机器人的发展初衷乃是为了解决当下人力成本持续攀升以及在某些艰苦作业环境中无人愿意或无人能够进行作业的棘手难题，从而为人类营造更为幸福、美好的生活。人形机器人最终能够成功走入千家万户的关键基础，在于其必须拥有极为出色的运动能力和精准无误的操作能力。
比如在高温、高压或者存在辐射风险的工作场景中，若人形机器人具备卓越的运动能力，就能敏捷穿梭，迅速抵达指定位置；而出色的操作能力能让其精准完成复杂任务，像精细零件组装、危险物品处理等。唯有在这两方面表现卓越，人形机器人方可真正融入人们的日常生活，为人类带来切实的便利与舒适。
▍运动能力的突破与操作能力的发展
早期人形机器人的研究重点主要集中在对人类基础运动能力的模仿上面，例如自然行走、跑步以及跳跃等。通过科研人员的不懈努力和技术革新，在这些方面已经取得了显著的突破，部分领先的人形机器人甚至能够出色地完成一些极具挑战的高难度动作。然而，伴随技术的日益成熟以及应用场景的不断拓展和丰富，人形机器人的研究重点开始发生了显著的转变，逐渐将重心转移到了操作能力方面。而操作能力主要体现在两个关键层，一是精细化操作，二是具备类似于人的操作力量。
精细化操作方面，要求机器人的手臂必须具备较高的自由度和灵活度。具体来说，就是要能够精准地抓取细微的物体，并能够应对任意姿态的物品，展现出如同人类手臂一般的准确度。但就目前的实际情况而言，在操作能力这一关键环节，人形机器人的表现仍不尽人意。大多数人形机器人目前还仅仅只能抓取一些相对简单且轻量的物品，比如常见的盘子、水果、杯子、衣服等等。与实际应用场景中对于操作力量的多样化和高强度需求相比，存在着相当大的差距。要实现人形机器人在操作力量上的显著提升，使其能够满足实际应用中的复杂任务要求，仍然有漫长的道路需要探索和突破。
▍突破操作能力瓶颈
人形机器人要成为千行百业场景中具备高柔性的通用工具，在落地应用中手臂的高负载是关键。目前大多数人形机器人的手臂额定负载能力在 3 公斤左右，用户对于机器人手臂的期望负载能力通常高于目前标准，很多应用场景中可能需要更高的负载能力。实现高负载能力的挑战在于同时保持手臂足够轻量化和低功耗，以提高负载自重比。这需要在材料的选择、结构设计、动力系统和控制算法方面进行创新和优化。
人形机器人的整机重量范围与手臂占比：
人形机器人的整机重量通常在 50 KG到 200 KG之间。具体的重量取决于机器人的设计用途、负载要求以及采用的材料和技术水平。
双臂通常占整机重量的 10 %到 20 %，这取决于手臂的设计复杂性，材料选择以及集成的传感器和执行器等多种因素。
睿尔曼的 RM 系列机械臂在人形机器人应用中展现了显著的优势，其轻量化的设计、高负载能力（额定负载自重比1:1.44）、低功耗高效率、高可靠性等特点受到用户的一致好评。
轻量化设计：RM系列机械臂全臂展状态 610 mm，自重仅 7.2 kg 。这种轻量化设计使机械臂在操作时更为灵活，降低了整机负载和能耗，适合需要频繁移动和灵活操作的场景。
高负载能力：尽管自重轻，但机械臂的额定负载可以达到 5 kg，最大负载能力可达 10 kg。这种高负载能力使机械臂能够处理更重的物体或执行更复杂的任务，满足了服务型机器人的需求。
低功耗高效率：机械臂只需要 24 v 供电，综合功耗仅 100 w。低功耗高效率的设计不仅降低了能源消耗，也减少了热量排放，从而延长设备的使用寿命的同时，节约了运行成本。
高可靠性：机械臂通过了 MTBF 30000 小时的测试，表现出卓越的稳定性和可靠性。这种高可靠性保证了机械臂在长时间运行中的稳定表现，减少故障率和维护成体，从而提高生产效率。
▍智能与操作能力的结合
具备运动和操作能力仅仅是人形机器人的硬件基础，若要出色地完成完整任务，还需要具备足够的智能化。首先，人形机器人要能够对随机信息进行接收和理解，从而明确任务目标，这一过程被称为任务规划。在这一过程中，人形机器人需要对涵盖文字、图像、声音等多种形式的随机信息进行理解和分析，目前相关技术虽已取得一定进展并日趋成熟，但仍有进一步提升的空间。人形机器人还需要能够感知作业环境，并找到作业对象进行执行和决策，这被称为感知决策。感知决策可以细分为识别物体、识别物体的操作点、规划操作路径和操作执行四个步骤。目前，针对每个步骤都已经有了相应的解决方案，然而，要将这些步骤完美串联，实现流畅的运行，仍然需要大量的工程部署以及系统框架上面的突破。
就在刚刚结束的 2024 WAIC 现场，睿尔曼复合机器人就展示了在无人零售场景中对于感知决策的出色应用。它能够精准地识别商品、确定抓取点、规划最优的抓取路径并高效完成抓取和放置等操作，为无人零售场景提供了高效且智能化的解决方案。
▍成本：场景应用的终极价值守望
成本方面，可以参考特斯拉发布的人形机器人定价。预估进入量产阶段后，整体价格在 2 万美元以内，单臂价格在 1.5 万元人民币以内，不过目前尚未真正达到这一目标。对于机械臂类（包括人形臂）的产品而言，成本主要在于硬件，尤其是电机、减速器、驱动器和控制器这四大核心部件。睿尔曼是机械臂厂家中为数不多的同时具备这四大部件研发和整臂生产能力的企业，因此能够有效地控制成本。
睿尔曼还将机械臂所使用的电机、减速器和驱动器集成为超轻量的一体化关节产品。一方面，对于机械臂的关键零部件实现了模块化的设计和生产，优化了供应链结构，从而间接降低了成本；另一方面，充分发挥超轻量关节超高扭矩密度的优势，使得各个人形机器人手臂在体积受限的情况下，具备强大的操作能力基础和成本优势。
例如，通过模块化设计，睿尔曼能够根据市场需求灵活调整生产规模和零部件采购数量，避免了库存积压和资源浪费。而超高扭矩密度的关节则使机械臂在保持小巧体积的同时，能够承担更重的负载和完成更复杂的操作，为客户提供了性价比更高的选择。这种技术创新和成本控制的双重优势，使睿尔曼在竞争激烈的机械臂市场中占据了有利地位。
来源：睿尔曼智能
