文｜潘瀟雨
【資料圖】
編輯｜彭孝秋
人類對于機器替人的幻想由來已久，甚至每隔一段時間就會出現驚喜。比如今年特斯拉和小米推出的人形機器人，瞬間炸開了沉寂已久的機器人行業。
但殘酷的是，在實現完全替人之前，還需要經歷大量人機共存的場面，而整個機器人行業已陷入長期缺爆品和突破性技術的現狀。
以歷史最綿長、應用最廣泛的機械臂為例，不論是傳統的工業機械臂，還是如今衍生出的協作機械臂，更多仍以工業領域的高速、精度等為核心追求。但隨著與人近距離直接物理交互的應用越來越多，對于機械臂的需求更多轉向了安全性。因此，當工業領域越來越卷時，機械臂下游市場也到了需要打開增量的時候。
試想當一款機械臂能夠擁有柔性形態、高度安全，且具備交互控制功能時，這樣的應用也就突破了工業場景，甚至可以延伸至服務行業等。
市場對于新形態機械臂的需求呼之欲出，坐落在深圳的萬勛科技就推出了這樣一系列的全新型態產品——其核心產品Nimbo系列柔韌機器臂涵蓋了KN600、KN800和KN1000三種形態。其中，KN600系列帶有彎轉關節，KN800系列帶有伸縮關節，KN1000則是剛柔混合型。
萬勛科技也是36氪持續跟蹤的公司，此前曾獲得英諾天使基金、祥峰投資、萬物資本、順為投資和藍馳創投等幾輪融資。
Nimbo系列
不同于傳統機械臂的形態，萬勛柔韌臂的外觀在視覺上，看起來更像一條柔軟的象鼻子形狀，這種仿生形態的探索，也讓Nimbo系列機械臂在形態和靈活性上顛覆了以往電機關節驅動的剛性機械臂。
而柔韌的秘訣就在于，Nimbo系列采用的技術原理是一套從底層邏輯上的顛覆式創新。首先區別于傳統的剛性材料，萬勛采用了柔性材料構成的肌肉關節，以這種柔韌肌肉關節構成一個陣列，從而替代電機和精密減速機驅動的剛性關節。其次是在驅動上，傳統機械臂多以電機驅動為主，而萬勛科技采用的是SlimDrive流體驅動。
據萬勛科技技術負責人介紹，這種技術的肌肉構型最早源于軟光刻技術，驅動則采用了精確微氣流伺服技術實現。
具體到Nimbo系列柔韌臂上，一個柔韌關節主要由3-6個柔韌肌肉構成。萬勛科技技術負責人告訴36氪，這是因為要達到作業空間中不同運動方向的最小要求，單層3肌肉是最低成本下能夠實現的最優方案。打開柔韌臂的內部結構后，可以發現其內部是靠著幾根氣管串并聯組成的柔韌肌肉網絡。
氣管的作用就在于可以連接到每個柔韌肌肉內部的氣囊，可以給末端提供氣壓，從而操控相應肌肉的伸展程度。
一方面靠著伸縮比高達300%的柔韌肌肉關節，另一方面靠著氣壓驅動各個關節的伸縮形變程度，Nimbo系列能夠實現各類空間內的安全作業，其中就包括人機交互場景、狹小空間、多障礙物場景等復雜情況。
不過，要實現在空間內靈活、柔韌的擺動，就要講究對各個肌肉塊的操控。給每一塊肌肉操控的氣壓程度不同，都會導致柔韌臂最終指向不同的角度。也因此在算法層面，同傳統機械臂類似，仍需要根據末端執行的結果，來反推每一層關節、每一塊肌肉的角度以及力的補償等，最終通過積累足夠豐富的算法數據后，計算出每一次執行路徑的最優解。
柔韌機械臂這件事的難度就在于整體系統架構的底層創新，“因為什么都是新的，底層的運行邏輯都變了，所以我們沒有任何一個開源的腳本能夠照搬?！比f勛科技技術負責人說。
也正是這樣從底層運行邏輯的顛覆，帶給了Nimbo系列幾大核心優勢：
首先是極大的靈活度。一方面通過肌肉的伸縮運動以及每層肌肉關節的偏轉運動，柔韌臂可以同剛性臂一樣在三維物理空間中工作，實現末端的6個自由度；另一方面則是由于柔韌臂多個肌肉產生的運動學冗余，它可以額外實現1個或多個手臂內部關節排布的“內部自由度”，這就使得柔韌臂可以在狹小空間內靈活作業，并能降低空間需求完成避障。
其次是人機交互的安全性?，F階段的工業機械臂以及協作機械臂，在保證人機交互層面的安全性時，更多采用的是傳感器以及視覺等方式。但當上述方式失效時，在實際接觸中，由于機械臂的剛性力與慣性下，仍會對人造成物理傷害。
因此，柔韌臂的優勢就體現在材料以及氣控上。首先通過柔性材料減輕自重，使其慣性遠低于傳統剛性手臂，即使發生碰撞也不會造成傷害。同時，氣壓控制的驅動原理，也使得整條柔韌臂更具柔順性，在碰撞時柔韌臂會通過氣體的可壓縮原理產生更多的被動適應性，進一步消解產生的撞擊傷害。
Nimbo柔韌臂
再次是輕自重、大負載。對于大量服務行業或者非固定場景的作業來說，機械臂的自重往往是下沉應用的一大掣肘，而在以往想要勝任的負載越大，機器人本體也就要越笨重。因此，柔韌臂的突破就在于能夠實現輕自重下的大負載。
以Nimbo柔韌臂來看，最高可突破1:3的負重比，即3公斤自重，超過10公斤最大負載。能夠實現這一負重比的關鍵，還在于本身的材料構型以及氣壓驅動的原理，突破了與自重間的比例關系，從而達到負載幾倍于自身重量的能力。
最后是性價比方面。由于構型邏輯和材料創新，柔韌臂省去了電機、減速器等核心部件（減速器、伺服電機和控制器分別占工業機器人總成本的35%、20%和15%）。萬勛Nimbo柔韌臂與同級剛性臂相比，可以實現一套全新的供應鏈體系，且和剛性關節手臂相比有更高的性價比。因此，對于服務、巡檢等行業來說，可以打開的市場空間依然值得想象。
現階段，基于柔韌臂的幾大特性，萬勛率先選擇的落地場景是與無人機攜手，通過將柔韌臂搭載于無人機上，可以實現遠程采用、物體投送以及遠程巡檢等相關的場景?！坝捎跓o人機的起落架限制，所以要搭載機械臂，伸縮性是一件必須克服的剛性問題，而柔韌臂的優勢就在于能夠達到這樣的伸縮要求?！比f勛科技技術負責人說。
搭載無人機的應用
此外，在巡檢場景使用柔韌臂，更能避免因為協作臂操作不當導致的卡死柜門、狹窄空間探視、作業等場景。也因此，未來柔韌臂也將搭配AGV/AMR底盤，實現新形態的復合機器人。
在服務場景下，柔韌臂的市場空間同樣值得想象?！俺杀镜?、輕盈、保障人機交互安全，且部署時間短，也意味著這樣的新形態更多是為了服務應用而生。所以我們不是要革傳統機械臂的命，而是與傳統機械臂互補，在現有的應用場景下共生，并且延伸至服務等領域中新的藍海場景?！比f勛科技技術負責人表示。
