當前,全球制造業正面臨人口結構變化與成本上升帶來的轉型壓力。作為新質生產力的重要載體,人形機器人被賦予支撐經濟高質量發展的戰略意義,并被視為技術競爭的關鍵領域、產業革新的前沿賽道及經濟增長的新興動能,其潛在價值受到廣泛關注。
行業觀察顯示,盡管近年來人形機器人領域資本投入持續增長,技術迭代不斷加速,但外界質疑聲始終伴隨。有觀點指出,該領域長期存在"實驗室技術轉化難"與"工業場景落地慢"的割裂現象,引發關于技術應用邊界的爭議:人形機器人究竟能創造何種實際價值?其替代人工的可行性及時間表是否明確?甚至有人直言,部分產品仍未突破技術演示階段,距離產生實質性經濟效益尚需時日。
在此背景下,上海開普勒機器人有限公司在上汽通用汽車完成實景實訓,引發行業關注。通過在實際汽車制造場景中開展多輪實測,雙方聯合驗證了開普勒K2“大黃蜂”在復雜工業環境下的作業能力。相關數據顯示,開普勒K2“大黃蜂”量采基礎版僅需3萬美元,可在8小時工作制下替代1.5名工人的效能,在長三角制造業的測算中,其投資回報周期可控制在1.5至1.8年間,后期運營成本顯著降低。此次實踐不僅回應了行業對于技術實用性的質疑,更標志著人形機器人從概念驗證向產業應用的實質性跨越,揭示出中國智能制造在"工業4.0"全球競賽中把握彎道超車機遇的積極信號。
▍破解兩大核心瓶頸,鍛造雙峰工業適配力
人形機器人要勝任工業場景,必須突破兩大核心瓶頸:動力系統的工業級適配性與操作精度的類人化表達。
以打造人形行業領先落地的藍領人形機器人為目標,開普勒聚焦實用型工業機器人,通過革命性技術架構,構建起其K2“大黃蜂”適配復雜工業需求的“雙峰”能力體系。該體系以動力適配、操作精度、群體協作為核心突破點,在上汽通用的實測中展現出顯著技術優勢。
- 動力系統創新:達成工業級續航與超強負載能力
工業場景對機器人的續航與負載能力提出了極為嚴苛的要求。開普勒K2“大黃蜂”憑借創新的"串并聯結構"設計 與 自研的行星滾柱絲杠執行器相結合,實現雙臂30kg的強勁負載能力和長達8小時的續航能力,并能精準執行毫米級精細操作。
其滾柱絲杠執行器歷經128道精密工藝制造,配備2238個精密齒牙,通過行星齒輪系實現旋轉運動向直線運動的高效轉化,動力傳輸效率大幅提升,峰值推力達8200N,能量轉化效率達81.3%。旋轉執行器自研率達85%,采用高扭矩電機與智能算法協同控制,峰值扭矩220N·m,重復定位精度0.01度,可支持毫米級精密操作。
在續航優化方面,開普勒K2“大黃蜂”通過動力結構、控制算法與低能耗設計的協同創新,結合小導程節能方案與智能監測算法,實現“充電1小時,連續作業8小時”的工業級續航能力。機器人靜止時關節自鎖穩定性達IP65防護標準,自研控制算法可實時監測關節狀態,智能調度“無電自鎖”與任務執行時序,在保障作業效率的同時最大化延長續航時間。
在負載能力上,開普勒K2“大黃蜂”雙臂協同可搬運30kg工件,單手可精準操作15kg物料并實現毫米級定位。這種“大負載 + 長續航”的技術組合,有效解決了汽車制造等工業場景“兩班倒”生產節奏下的動力適配難題。
- 操作精度升級:實現毫米級定位與三維質量感知
在汽車制造領域,許多關鍵工序都依賴工人的觸覺反饋和即時判斷能力。針對工業精細操作需求,開普勒K2“大黃蜂”配備了自研NimbleMaster靈巧手與六維力感知手腕系統。其靈巧手采用11自由度類人機械設計,單指實現了25點位微力控制,結合六維力感知技術,可實時反饋接觸面壓力分布。
在上汽通用實測中,開普勒K2“大黃蜂”成功完成車身縫隙檢測任務,精準控制檢測設備操作力度與角度,避免損傷精密儀器,同時自主調節按壓力度確保測量精度。在金屬沖壓件上料應用中,開普勒K2“大黃蜂”展現出毫米級定位精度,可穩定抓取不規則工件并精準放置于作業臺,為后續工序提供可靠物料供給。這種“粗中有細”的作業能力,有效解決了工業場景“力控”與“靈活”難以兼顧的技術矛盾。
- 協作模式革新:構建群體智能協同體系
汽車制造中的大型總成搬運等工序需要多人協作。開普勒機器人突破單體智能局限,實現“單體智能”向“群體協同”的范式轉變,使開普勒K2“大黃蜂”具備了替代人工班組的潛力。
針對超大尺寸金屬部件搬運需求,開普勒K2“大黃蜂”通過感知協同與任務分配技術,實現多機同步舉升、搬運與定位操作。該能力基于自研KeplerBrain類腦系統構建,采用分層架構實現任務智能拆解,驅動機器人從環境感知到動作執行的全閉環控制。系統集成的多模態融合算法,可綜合處理語音、視覺與觸覺反饋信息,顯著提升機器人在復雜工業環境中的認知與適應能力。
這種群體協同作業能力使開普勒K2“大黃蜂”在應對超大負載與超長工件時展現出高度智能化的執行效率,標志著智能制造自動化水平的重要突破。通過動力系統、操作精度與協作模式的協同創新,開普勒機器人成功構建了適應現代工業需求的人形機器人技術體系。
▍搶占產業應用高地,實現人形機器人中國突圍
目前,全球人形機器人賽道呈現出“東升西漸”的發展格局。盡管馬斯克引發了人形機器人熱潮,但近年來,人形機器人的發展態勢已從特斯拉、波士頓動力主導,逐漸轉變為中國人形機器人行業初創企業競相實現技術突破并占據行業焦點。
開普勒便是其中的典型代表。2024年,開普勒首次亮相CES便受到微軟CEO薩提亞·納德拉的重點關注,其展示的自研力觸覺靈巧手能力,還得到全球人形機器人領軍企業Figure的CEO Brett Adcock在X主頁上的推薦。當下,在人形機器人應用方面,開普勒更是率先實現了工業級落地突破。
縱觀全球人形機器人應用的整體情況,特斯拉Optimus雖以全場景覆蓋為目標,但其技術路線側重于算法通用性,導致在工業場景適配時成本高昂。與之相比,開普勒K2“大黃蜂”的“工廠優先”策略更符合中國制造轉型的需求。在開普勒K2“大黃蜂”的研發過程中,開普勒走訪了近50家目標客戶企業,全面了解不同行業的需求與痛點,調研了智能制造、倉儲物流、特種行業、科研教育等領域的大量實際場景,對機器人的技能進行歸納和分類,最終將“實用性”與“經濟性”深度融合。其人形機器人產品不僅具備穩定的工業作業能力,更憑借出色的成本效益,成為真正可規模部署的智能勞動力解決方案。
而開普勒能取得這樣的成果,得益于其在技術和供應鏈方面的優勢。憑借自有核心技術和80%核心零部件自研自制的高自研率,以及本地化部件采購的供應鏈優勢,開普勒也實現了高工程化和量產能力其成本控制處于全球領先水平。
值得一提的是,中國擁有全球最完整的汽車、3C、新能源產業鏈,這為開普勒K2“大黃蜂”提供了海量測試場景,進一步助力開普勒在人形機器人應用領域的發展。綜合來看,開普勒無疑將成為藍領人形機器人落地的先行者。此次開普勒與上汽通用的合作,不僅驗證了開普勒K2“大黃蜂”的工業可用性,還建立起“場景實驗室”模式。該模式允許機器人企業在真實生產環境中迭代技術,加速技術成熟周期。
隨著技術日益成熟和人形機器人成本不斷下降,預計未來3 - 5年內,人形機器人有望替代汽車制造中40%的重復性工種,推動制造業人力資源結構向“技術密集型”轉型。在這一全球制造業“機器換人”的歷史性拐點時,以開普勒為代表的企業構建的不僅是機器人本體,更是中國智造的話語權。這場從實驗室到生產線的征程,終將重新定義人類與機器的合作邊界,開啟一個屬于工業元宇宙的新紀元。
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