沒(méi)人能想到,讓機(jī)器人靈活翻跟斗、快速奔跑的核心,不是漂亮的外殼,而是藏在關(guān)節(jié)里的電機(jī)。沒(méi)有這顆心臟,再好的人形機(jī)器人也只是一堆廢鐵。
當(dāng)下全球人形機(jī)器人賽道火熱,但關(guān)鍵的關(guān)節(jié)電機(jī)市場(chǎng),長(zhǎng)期被日本、德國(guó)牢牢把控,份額占到 80% 以上。直到宇樹(shù)科技砸下三年心血,啃下三塊硬骨頭,終于造出了屬于中國(guó)自己的頂級(jí)關(guān)節(jié)電機(jī),打破了外資壟斷。
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關(guān)節(jié)電機(jī)的性能核心,全看扭矩和磁力。傳統(tǒng)電機(jī)用的鐵氧體磁鐵,磁力弱得像冰箱貼,根本撐不起人形機(jī)器人的后空翻這類(lèi)高難度動(dòng)作。宇樹(shù)需要的,是黃豆大體積里磁場(chǎng)強(qiáng)度翻兩三倍的材料,最終盯上了釹鐵硼稀土永磁,但這材料不僅造價(jià)高昂,還怕熱易退磁。
為了突破瓶頸,宇樹(shù)的工程師自己買(mǎi)樣品、自己打磨、自己測(cè)試。第一批樣品沒(méi)達(dá)到要求就接著改,他們泡在實(shí)驗(yàn)室里,和寧波運(yùn)升鄭海慈材工程師和工藝師反復(fù)調(diào)試。在顯微鏡下,磁鐵顆粒要像軍訓(xùn)列隊(duì)一樣朝向統(tǒng)一,每一次調(diào)整都得精確到微米級(jí)。
幾十輪試驗(yàn)下來(lái),同樣體積的電機(jī)扭矩提升了 40%。原本從日德進(jìn)口的磁鐵成本極高,現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)替代做到了同樣水平,整機(jī)成本直接降了 40%。
要讓機(jī)器人完成前空翻,電機(jī)轉(zhuǎn)速必須拉滿(mǎn),這就依賴(lài)電機(jī)的繞組。傳統(tǒng)電機(jī)用圓形銅線(xiàn),就像筷子往鉛筆盒里塞,縫隙大得離譜,能容納的銅線(xiàn)數(shù)量有限。宇樹(shù)把圓線(xiàn)拍扁成銅條,像鋪木地板一樣碼進(jìn)電機(jī)槽里,這就是扁線(xiàn)繞組。同樣的空間里,銅線(xiàn)多塞了 20%-30%,電流響應(yīng)速度直接拉滿(mǎn)。
當(dāng)時(shí)能生產(chǎn)這種扁線(xiàn)繞組設(shè)備的廠商,還是被日德主導(dǎo),一臺(tái)設(shè)備售價(jià)幾百萬(wàn)還受出口管制。宇樹(shù)從零開(kāi)始造設(shè)備,一版一版調(diào)整走線(xiàn)、張力、排線(xiàn)精度,失敗了就重來(lái),絕緣層報(bào)廢了就再繞。折騰大半年,總算把電機(jī)響應(yīng)延遲從幾毫秒降到了 1-2 毫秒,幾乎沒(méi)有延遲就能發(fā)力,前空翻落地再也不會(huì)摔跟頭。
正如王欣欣所說(shuō),把不可能變成可能的秘訣,就是拆解成三千個(gè)技術(shù)參數(shù),然后死磕到底。
人形機(jī)器人做連續(xù)特技時(shí),電機(jī)發(fā)熱問(wèn)題格外嚴(yán)重,90% 的電能都會(huì)變成熱量,幾秒就能沖到 120℃,磁鋼會(huì)永久褪磁,直接讓機(jī)器人歇菜。宇樹(shù)的溫控方案,拆解成了三個(gè)硬骨頭要啃。
第一步,在電機(jī)里埋溫度傳感器,每秒監(jiān)測(cè)幾百次熱量變化。第二步,把發(fā)熱大戶(hù)驅(qū)動(dòng)器拆出關(guān)節(jié),裝到散熱更好的軀干位置,相當(dāng)于把發(fā)燙的電腦主機(jī)移到空調(diào)房里。第三步,編寫(xiě)智能溫控算法,溫度超標(biāo)就自動(dòng)降低電流,溫度恢復(fù)后再恢復(fù)正常運(yùn)行。
測(cè)試過(guò)程并不順利,有次樣機(jī)連續(xù)跑了三天,最后沖刺時(shí)溫度飆升,算法沒(méi)來(lái)得及調(diào)整,電路板直接燒毀,飄出焦糊味。工程師拆開(kāi)機(jī)芯一根線(xiàn)一根線(xiàn)排查,換了三次散熱風(fēng)道,迭代了數(shù)十版代碼,終于把高負(fù)荷運(yùn)行下的電機(jī)核心溫度穩(wěn)定在 58℃,遠(yuǎn)低于 120℃的安全紅線(xiàn)。
最狠的一次戶(hù)外測(cè)試,宇樹(shù)把機(jī)器人扔到新疆阿勒泰,零下 47.4℃的環(huán)境里,普通手機(jī)都凍得自動(dòng)關(guān)機(jī),這款人形機(jī)器人卻憑借北斗厘米級(jí)導(dǎo)航,自主行走了 13 萬(wàn)步,在雪原上踩出了一幅長(zhǎng) 186 米、寬 100 米的冬奧主題圖案,還印上了 2026 字樣和兩座雪峰。
三次硬骨頭啃下來(lái),宇樹(shù)的 M107 關(guān)節(jié)電機(jī)終于成型,僅重 1.8 公斤,峰值扭矩 360 牛米。裝上這顆 “中國(guó)心臟” 的 H1 人形機(jī)器人,跑出了每秒 10 米的速度,比博爾特還快。
從仿學(xué)到全棧自研,宇樹(shù)用不到一年啃下日德三十年的技術(shù)壁壘,靠的不是運(yùn)氣,而是對(duì)著每一個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)死磕的長(zhǎng)期主義。如今這家企業(yè)叩響了 IPO 的大門(mén),用實(shí)際行動(dòng)證明:時(shí)代從來(lái)不會(huì)辜負(fù)堅(jiān)持做難而正確的事的人。
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