因时机器人的技术内核与应用实力究竟如何

「复刻新能源汽车产业，在人形机器人产业上再度实现弯道超车。」

就当前而言，这俨然是一个宏大且艰巨的命题。难归难，发展人形机器人已是大势所趋，实现量产与规模应用只是时间的问题。层层拆解当前产业存在的难点与堵点，关键技术群攻关仍是重中之重。

正如2023年10月工信部印发的《人形机器人创新发展指导意见》中所提到的，必须要突破“肢体”关键技术，打造仿人机械臂、灵巧手和腿足，突破轻量化设计、手臂动态抓取灵巧作业、高紧凑机器人四肢结构与灵巧手设计等技术。

不难发现，落地前夕，人形机器人各结构对高集成度、轻量化、高精度灵巧作业的需求愈加强烈，技术攻坚与方案创新迫在眉睫。作为微型伺服电缸的开创者，北京因时机器人科技有限公司（下文简称“因时机器人”）早已给出了自己的“答卷”。

基于微型伺服电缸产品，因时机器人也逐渐由单一产品拓展至包含微型伺服电缸、机器人末端执行器（伺服电动夹爪、仿人五指灵巧手）在内的产品矩阵。值得一提的是，2023年，因时机器人的微型伺服电缸年度销量正式突破一万台。

年销万台，得到市场认可的背后，因时机器人的技术内核与应用实力究竟如何？带着这两个问题，高工机器人展开了一次深入调研。

基于微型伺服电缸的创新方案

小体积 高精度 高集成

一双可靠且灵巧的“手”，是机器人在工业现场代替人类完成货物搬运或其他更加复杂任务的关键一环。

传统的灵巧手多采用舵机拉线方案，存在着“笨重”、抓握能力弱、可靠性差、运动精度低等问题。其应用场景基本局限于完成机械的舞蹈动作或演示性动作。其背后的原因主要是结构设计不合理、零部件缺乏针对性的创新。

对此，因时机器人开创性地提出了创新型直线驱动设计方案。其灵巧手产品结构紧凑，仅有6个自由度和12个关节，用更少的自由度去实现大部分抓握动作，具有更强的抓握能力和可靠性；采用轻量化设计，重量仅有530g，却具有数千克的负载能力。

具体来看，因时机器人在灵巧手中内置6个微型伺服电缸以模拟人类手掌肌肉，仿生性能较好，便于灵巧手仿生结构布局。另一方面，通过连杆机构实现多手指关节的联动执行，既保证了手指运动执行的精度又提高了稳定性和可靠性。

结合力位混合控制算法，因时机器人的灵巧手产品具有亚毫米级定位精度和数千克的负载能力，可以模拟人手做出诸如弹琴、泡茶、猜拳等复杂动作和精准抓取。值得一提的是，结合微型伺服电缸自带的力传感器信息，因时机器人的灵巧手可以实时反馈手指的受力情况，相比于传统灵巧手仅能实现简单的位置控制，该产品能够实现对每一个手指抓握力的实时控制，对不同软硬程度、不同形状、不同尺寸、不同材质的物体具有更好的适应性和交互安全性，比如可以完成抓鸡蛋、拿草莓等高精度、柔性抓取任务。

实现上述灵巧手创新设计的背后，微型伺服电缸发挥着极为关键的作用。通过把6个精巧的微型伺服电缸集成在灵巧手内部，不仅大幅缩减灵巧手身材使其几乎与人手大小无异，同时让灵巧手“重”可拎5KG水桶，“轻”可抓豆腐而不破。

微型伺服电缸的英文名为Micro Linear Servo Actuator，顾名思义它是一款微小型的带有伺服功能的线性执行器。仅从产品名称上来看，似乎只是更加“Mini”的电缸，实则不然，微型伺服电缸是因时机器人为行业带来的一款颠覆性创新产品。

早在2016年以前，因时机器人的创始人在早期做机器人开发项目中发现，结构紧凑的轻量化、一体化高性能伺服机电产品在市面上仍一片空白。想让机器人能动起来，基本上还是用传统的“马达+减速器+丝杠”的方式，这种方式下即便把当时市面上最小的零部件攒起来造出的灵巧手也是人手的2-3倍大，而且成本高、可靠性差，小型化、一体化的高集成伺服运动部件绝对大有可为。看中这一细分领域，因时机器人立即展开相应研发工作，并于当年自主研发了第一款微型伺服电缸样机。

相较于市面上常见的产品，微型伺服电缸的体积更小、精度更高、集成度更高，内部集成了高精密减速器、高性能空心杯电机、丝杆机构、传感器以及伺服控制系统，在保证更小体积的基础上实现驱控一体化，具有体积小、精度高、负载大等技术特点。

事实上，初期在做原始设计方案时，因时机器人就遇上了第一个大难题。

在高紧凑的小型化设计之下，要想达到目标性能，上至方案，下至每个小零件，都必须完美满足。然而包括马达、减速器、丝杠、传感器等在内的各类小零件，市场中均没有成熟可采用的产品及供应商。因此，因时机器人对电机、减速器、丝杠、位置传感器、力传感器、伺服驱动器等关键元器件进行自主创新研发。

从每一个独立的模块来说，行星滚柱丝杠的技术壁垒最高。相较于传统的行星滚柱丝杠，因时机器人的技术方案不尽相同，在结构设计和工艺实现上都有创新。目前，因时机器人所研发的尺寸最小的行星滚柱丝杠，已经实现螺母外径≤10㎜，最高负载可达数百牛。

除关键元器件外，伺服电缸的整个系统集成同样需要优化设计。

从传动系统的角度来说，减速器和丝杠难免有传动间隙。如果仅仅依靠电机编码器进行位置控制，无法消除末端的间隙误差。因时机器人在末端加置了位置闭环传感器，通过算法消除传动间隙，精度则更高。

研发难题逐一攻破，因时机器人逐步全面掌握了各个核心零部件的设计及制造工艺。在保证更小体积的基础上实现驱控一体化，微型伺服电缸已具有小体积、高精度、大负载等特点，可以实现行程范围内任意位置精确伺服控制，包括力控制、位置控制及速度控制。内置绝对位置传感器，断电后不会丢失位置信息，无需找零位。

当前，因时机器人的微型伺服电缸产品包含LA系列、LAS系列、LAF系列、LASF系列、BLA系列5大系列。其中尺寸最小的LAS10系列微型伺服电缸，其行程为10mm，重量仅23g，全长34.5mm，可输出最大105N推拉力，相当于10KG，做到了真正的“小身材大能量”。

规模化应用背后：得到市场认可

通过传动装置把电机的旋转运动转换为直线运动，微型伺服电缸可以直接集成到机器人本体或末端执行器中驱动机器人实现运动功能，同时也适用于各种需要高精密线性运动控制的设备治具。

当前，因时机器人已成功进入工业自动化和生物医疗市场，帮助器械、设备、工装制具等实现智能化升级。

在工业自动化方面，微型伺服电缸已应用于新能源、半导体、3C设备自动化行业中，通过对工艺流程进行驱动和控制，微型伺服电缸可以在运动速度、执行精度以及力控制等方面进行优化。另外，在实际使用中，得益于较低的空间占用率，以及数十台并联控制的能力，微型伺服电缸也经常会“矩阵”式应用于设备中。

其中一个非常典型的创新应用案例：在新能源行业锂电池生产的核心设备——涂布模头上使用。涂布模头的功能是在铜箔/铝箔上均匀涂抹浆料，制成正负极片，浆料涂抹的均匀度一定程度上决定了锂电池的性能和寿命。传统狭缝式涂布模头，通过调节模头内部的滑块，改变出料口的压力分布进而影响涂布厚度。滑块间距最窄只有十几毫米，所以此前只能采用千分尺手工调节的方式，也因此导致电池A品率低且对人员配置要求较高等问题难以解决。

微型伺服电缸的出现完美地解决了这个问题。在10多毫米的间距内为每一个调节滑块配置一个微型伺服电缸，最多可以实现120个调节滑块实时同步精确控制，实现了全自动调节，解决了人工调节难度大的问题，提升了电池的A品率，也让产能大幅提升。

因时机器人市场总监房海南在接受高工机器人调研时介绍道，采用微型伺服电缸控制的闭环涂布模头具备实时纠偏、实时控制、均匀性好、生产效率高等诸多优势，因此迅速在新能源市场风靡。因时机器人作为微型伺服电缸开创者，已经与大部分新能源厂商、设备商开展智能闭环模头合作，仅2023年就已经有数十套闭环涂布设备投产。

在全球各国新能源汽车发展目标明确的背景下，智能闭环涂布设备更符合柔性生产、自动化工厂的发展需求，传统人工调节涂布模头将逐步被取代，预计2024年因时机器人在新能源领域微型伺服电缸供货将超万台。

无论是在机器人、工业自动化还是医疗领域，因时机器人研发的微型伺服电缸均具备着创新替代意义。填补国内精密微小型直线伺服运动部件市场空白的同时，为行业革新带来了更多可能。未来，因时机器人将进一步针对微型精密运动部件和伺服控制技术进行研发制造，为机器人、生物医疗及自动化等行业提供高性能核心运动部件。

审核编辑：汤梓红