又一人形机器人来啦！多达71个自由度，深蹲负载可承受145kg

　　近期，天链机器人发布了一则CCTV-4《今日环球》栏目的报道，视频中提到天链人形机器人将赴德国汉诺威参展。展会上，天链机器人将展示其人形机器人做高难度一字马、坐体前屈等动作，可以发现其身体灵活度超过了普通人的水平，接近舞蹈演员的灵活度。

　　此外，天链机器人还公布了人形机器人的负重深蹲测试视频，在视频中可以看到，机器人双腿负重深蹲已经突破145kg，这也是目前已知的负重最高的人形机器人。

　　天链机器人的人形机器人产品经过了5个版本的迭代，最终在身高1.60米的纤细女性形体范围内，设计出了71个自由度，裸机重量仅37公斤左右，含电池在43公斤左右的超轻量人形机器人。

　　不得不说，天链机器人在研发阶段选择了更为“艰难”的道路，相比较男性形态，女性形态的机器人身量更小，体重更轻。在身量和体重条件的限制下，要达到同等的负载条件，女性机器人难度要提升好几个等级。

　　天链人形机器人：一字马也轻松“拿捏”

　　一般情况下，正常人做一字马也极为考验腿部的韧性，即便是每天坚持拉伸前腿、开胯、拉伸后腿的前提下，大部分人也要最少一个月左右的时间才能“解锁”一字马技能。

　　与人相比，人形机器人做一字马更为艰难。

　　首先，一字马动作要求机器人具有与人类类似的关节活动范围，包括髋关节的大幅度屈伸和关节体积力量的匹配设计，这需要专用的谐波减速机、电机、编码器及相关结构件设计，以确保能够实现大范围的关节运动。其次，需要开发出一套适合本体机构设计的运动解算系统，通过位姿传感器实时反馈，保证精准还原人体动作。

　　可以说，天链人形机器人关节活动范围达到了真人的水平，甚至超过了真人的平均水平，接近舞蹈运动员的活动灵活度。

　　天链人形机器人从外观形态上，用拟人化设计力求使机器人的外观更接近人类的身体结构，具备头部、肩部、手臂、腰部、腿部及手掌的高度拟人外形设计。采用真人体型作为设计模板，在体型范围内设计出各个驱动关节及支撑结构。

　　在机器人自由度方面，天链人形机器人整机自由度多达71个，根据所有已发布的人形机器人样机比较可以得出，这个数值是目前已知的行业数据里的佼佼者。其中头部包含5个自由度，肩部包含2个自由度，手臂包含7个自由度、腰部包含4个自由度、大腿包含7个自由度、手掌包含15个自由度。

　　在机器人运动范围和速度方面，髋关节具备-25°~142°的运动范围，膝部关节具备-10°~155°的运动范围，腰部左右具备±45°运动范围，腰部前后具备±90°运动范围。关节角速度达到720°/s，部分关节可达到900°/s。机器人最大行走速度10km/h。

　　技术突破：支撑天链人形机器人高难度动作

　　现在市场上的人形机器人原型大多比较笨拙，手脚不灵活，但天链人形机器人却可以做单腿/双腿深蹲、站立/腾空一字马等高难度动作，这是如何做到的？

　　这一切都源于天链母公司-川机器人（股票代码835015）对谐波减速机、一体化关节等关键零部件的技术积累。2016年开始川机器人就对一体化关节进行了技术布局；2018年川机器人获得了超轻量一体化关节多项发明专利。川机器人对机器人相关核心技术的长期大力投入，是支撑天链人形机器人硬件发挥更为优异性能的前提。

　　事实上，要加速实现人形机器人的发展目标，技术突破无疑是核心。正如《人形机器人创新发展指导意见》所指出的，以大模型等先进人工智能技术为引领，需要在人形机器人的“大脑”“小脑”“肢体”等关键技术和技术创新体系上取得突破。

　　在“大脑”方面，大模型的到来，被行业人士看作人形机器人理想“大脑”。大模型较传统AI模型有更强的泛化能力，让成本较高的垂直领域AI开发，变成了“训练大模型+特定任务微调”的形式，大幅提高了开发速度，可提高人形机器人在不同场景和任务的适应性，从而提高人形机器人的通用性。

　　天链机器人依托于大模型技术，极大地增强机器人的环境感知、行为控制和人机交互能力。据天链机器人透露，在模型部署方面，目前大语言模型部分被部署在公司服务器端，响应速度与openai开放的api端口速度接近，根据不同上下文长度响应速度在2～3s；通用视觉感知模型部署在本地所占用算力约为1TFLOPS，响应速度在100ms左右，满足规划导航需求。

　　在技能学习与视觉感知方面，通用视觉感知泛化能力更强，在很多未知场景推广中仅需少量或0样本修正即可完成模型适配。后续天链机器人将借助高性能边缘计算平台将远端大模型+本地通用视觉感知的模式应用在人形机器人，相关工作已在进行。

　　在现阶段及以后的人形机器人研发上，天链机器人将面向人形机器人人机交互过程中的复杂指令学习问题，研究基于人机交互任务先验信息的大模型微调技术；面向机器人技能学习以及泛化的问题，研究基于视频演示与预训练模型的人形机器人技能学习技术；面向人形机器人难以处理多步骤复杂指令的问题，研究基于大语言模型指令拆解的人形机器人发育进化技术，实现人形机器人具身智能感控。

　　在“小脑”方面，人形机器人还需要一个高度发达的“小脑”来控制其运动。

　　（人形机器人行走测试仿真视频）

　　在这则视频中，也演示了天链人形机器人行走控制上的部分成果。可以看到，视频中天链人形机器人可以主动调整步态，平稳行走，动作流畅。

　　天链人形机器人基于强化学习实现机器人的行走控制。目前，该算法已经在Isaacgym及mujoco中完成了仿真测试工作，可以控制机器人根据目标进行步态规划和行走控制。

　　现阶段，天链机器人正在研发人形机器人-环境-物体交互动力学自适应建模技术、人形机器人全身协调自学习鲁棒运动控制技术、人形机器人多任务并行实时操作系统架构设计技术，最终实现人形机器人全身协调高平稳行走控制。

　　在人形机器人整机制造方面，据了解，每台天链人形机器人会使用41台基于谐波减速机的旋转执行器及30台直线执行器。让人形机器人能像人一样灵活的关键因素，在于天链机器人使用到的减速机、电机、编码器及伺服驱动等核心零部件，均是天链机器人自研自产，成本可控，具备较高的性价比。

　　在谐波减速机方面，天链机器人结合减速机的齿形运动空间路径，在齿廓、齿向进行了3D优化，形成自主知识产权的RS圆弧3D齿形，通过表面纳米强化润滑技术，提高抗摩擦磨损性能，通过柔轮疲劳寿命优化设计、优化柔轮材料以及热处理工艺，提高了减速机承载扭矩与刚性。

　　在内嵌式伺服电机结构设计方面，基于磁场优化、定子绕组优化、转子惯量优化、结构拓扑优化，提高电机扭矩密度，降低了转子惯量。创造性地提出内嵌式伺服电机结构，将电机及波发生器巧妙结合，零件数量得到精简，可靠性进一步增强，大幅缩小产品体积和重量，关节最大扭矩密度得到极大提高；并通过对一体化关节优化设计，能更好的和人形机器人结构外形匹配，让人形机器人结构更加灵巧轻盈。

　　在一体化关节伺服驱动器研发方面，天链机器人不仅优化设计驱动器电源树，还优化了电机控制算法，实现高精度驱动、参数在线辨识，高速总线通讯，故障自诊断和容错控制等。

　　（一体化关节及内部电机仿真图）

　　最终，天链机器人实现的人形机器人电动一体化关节组件在最大扭矩重量密度、最大扭矩体积密度、高爆发输出等指标处于行业前列：人形机器人关节最大扭矩达到450Nm，瞬间极限指标可以达到562Nm，膝部关节最大扭矩达到了281Nm，脚踝关节最大扭矩达到148Nm，还有一个44Nm的垂直踝关节和127Nm的垂直髋关节输出，单条腿的最大扭矩输出总和达到1162Nm，并且这个扭矩输出是在9公斤左右的单腿重量内实现的。

　　天链机器人的这些关键技术创新性，将人形机器人轻量化、拟人化指标带入行业新的高度。目前其已在机器人相关领域获得发明专利50余项，其中人形机器人相关专利超过20项，公司总专利及软著超过150项。

　　人形机器人，风起

　　2024年，人形机器人热度居高不下。

　　一方面是科技厂商陆续推出自己的人形机器人；另一方面是在资本界，资本纷纷押注人形机器人这个未来赛道。

　　从政策维度看，国内外也发布了机器人相关的产业政策。其中2023年11月中国工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》，提到“人形机器人是集成了人工智能、高端制造、新材料等先进技术，未来有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品”。

　　在政策、资本以及技术多方面因素的加持下，人形机器人市场的潜力正加速释放。高工机器人产业研究所（GGII）预计，2026年全球人形机器人在服务机器人中的渗透率有望达到3.5%，市场规模超20亿美元，到2030年，全球市场规模有望突破200亿美元。

　　广阔的市场吸引着入局者不断进行研发投入，将有助于加速人形机器人商业化落地的速度。

　　在天链机器人看来，随着技术的进步和社会对机器人需求的增长，未来人形机器人市场将呈现出多元化和个性化的趋势，人形机器人的应用场景将越来越广泛，其在服务、陪伴、养老、医疗等领域将发挥越来越重要的作用。

　　研发者们需要在不同的场景下进一步提升人形机器人的易用性和环境自适应性。从本质来说，人形机器人应用的核心是算法，即如何将AI系统落地以及实现算法对运动的精准控制，是业内一直探讨和亟须解决的问题。

　　从技术层面上来看，在未来，人形机器人一方面需要进行深度学习和模拟，随着AI和机器学习技术的不断进步，人形机器人的智能化程度将得到显著提升。它们将能够更好地理解人类的意图，更准确地执行任务，并在与人类的交互中不断学习和改进。

　　另一方面，还需要提升传感器和硬件性能，更精确的传感器、更强大的计算能力以及更高效的能源系统，将为人形机器人提供更好的感知、运算和续航能力，使其在各种复杂环境中更好地工作。

　　天链机器人负责人表示：“未来，人形机器人市场的发展需要产业链上下游企业的合作和共同推动。从技术研发、生产制造、市场营销到售后服务等各个环节，都需要企业之间的紧密合作和资源整合。只有建立完整的产业链和生态系统，才能推动人形机器人市场的健康和可持续发展。”

　　天链机器人将一如既往地坚持技术创新和研发，为人形机器人市场的健康发展贡献力量。同时，天链机器人也将积极与产业链上下游企业合作，共同推动人形机器人市场的进步和发展。

　　目前，天链人形机器人开启了预售，已经和一些高校开展了产学研合作，开始探讨具体落地应用场景。