3D打印人形機器人解決方案來了，博理科技推動“進化”
時間：2024-11-03 09:17 來源：未知 作者：admin 閱讀：次
導讀：3D打印+人形機器人，兩大新興熱點技術碰撞會產生什么火花呢？
前言：當前，人形機器人正逐漸從概念走向現實，展現出廣闊的市場前景廣闊，預計到2030年全球銷量將超過100萬臺，十年內產值有望達到千億人民幣。隨著全球數字化進程的推進，機器人產業正迎來關鍵的發展機遇。馬斯克近日宣布Optimus將在年底前具備執行工廠任務的能力，并計劃在2025年底前對外銷售，這預示著人形機器人技術的成熟和產業化的臨近。人形機器人對性能提升提出了更高的要求，尤其是輕量化、高強度、靈活性等方面，而新材料技術的創新與發展，為人形機器人的未來發展注入了新的活力。作為一種革命性的增材制造技術，3D打印技術與高性能材料的結合，無疑將給人形機器人帶入到一個革命性的新時代。
人形機器人，又稱“仿生人”，是一種模仿人類外觀和行為的仿生通用機器人，具有擅長處理復雜多樣任務、易于融入人類日常活動等特點，其設計功能目標是在工廠和商業活動中替代人進行工作，或在日常生活中幫助和服務人類。
人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局，是一個國家高科技實力和發展水平的重要標志。相比其他機器人，人形機器人對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高。
01人形機器人，未來產業創新的標志性產品
在《列子·湯問》中，“偃師造人”的故事描繪了一位技藝超群的工匠，創造出一個行走自如、以假亂真的人偶。這個古人制造的“機器人”，是我們對機械和人如何實現交融的浪漫想象與大膽嘗試。
當前，機器人技術日新月異，從簡單的重復勞動到復雜的精密操作，從單一功能到多任務集成，不斷朝著更加智能化、自主化、個性化的方向發展。作為AI 的終極應用，人形機器人被認為是下一個顛覆性變革力量。特斯拉是“具身智能”浪潮的先行者，特斯拉公司CEO埃隆·馬斯克認為，未來地球上的機器人數量終會超過人類。
數據顯示，中國已經成為全球機器人第一大消費市場和生產大國。報告顯示，預計到2029年，人形機器人市場規模將達750億元，2035年人形機器人市場規模將達3000億元，成為引領新一輪科技革命和未來產業變革的重要引擎。
政策方面，自2016年起國家政策助力人形機器人產業發展。2023年11月，工信部發布《人形機器人創新發展指導意見》，規劃至2025年關鍵技術突破和產業鏈建立，到2027年提升至國際先進水平。2024年1月，工信部等部門提出加快人形機器人等高端裝備產品技術攻關，預示著產業鏈商業化進程的加速。工信部制定目標，旨在2025年構建人形機器人創新體系，實現產品國際先進水平和規模化生產。
應用層面：（1）相較于傳統工業和服務機器人，人形機器人在執行復雜任務方面具有明顯優勢，尤其在ToB制造業中的應用仍有空間。例如汽車制造業，人形機器人已經開始替代工業機械臂，執行總裝車間和其他精細化操作；全球汽車企業，包括特斯拉、小鵬、寶馬、本田、豐田和比亞迪，都在積極推進人形機器人在汽車制造中的應用。其中優必選的Walker S人形機器人在新能源車廠的實訓，以及特斯拉Optimus在電池包組裝訓練中的應用，標志著人形機器人在汽車制造領域的產業化進程正在加速。（2）人形機器人具備高級感知系統，自主決策能力&交互能力增強，在ToC端的應用潛力更大。隨著AI技術的進步，人形機器人的泛化能力不斷增強，尤其在家庭護理和民生服務等消費端領域具有巨大的應用潛力。
近年來人形機器人有多火？在低迷的一級市場，人形機器人無疑是最熱門的賽道，各路資本正以驚人的速度向AI領域投入資金。Crunchbase數據顯示，僅2024年上半年，全球就有超過355億美元流向人形機器人領域。
初創公司Figure AI，短短兩年就獲得7.5億美金的融資，最新一輪融資發生在今年2月，B輪融資，金額高達約6.75億美元（近50億元），背后投資人包括亞馬遜、微軟、英偉達、英特爾、OpenAI等，基本硅谷半壁江山都競相跟投了，足以可見Figure AI有多火，被寄予多少期望。
02“地表最強”人形機器人Figure02來了！
靈活的手指、翻轉手腕抓取物體、進廠打工……舉手投足間，機器人又離人類近了一步。這是今年最火機器人廠商Figure AI發布的最新機器人叫“Figure 02”，被稱為“地表最強機器人”。
新款 Figure-02 進行了“徹底的硬件和軟件重新設計”，包括對人工智能系統、計算機視覺、電池組、電子設備、傳感器和執行器的升級，采用了總共數千個部件，數百個獨特部件，在外觀、一體化關節、執行器、仿生足部、靈巧手、頭部及全身活動范圍等方面均有顯著提升。外形上，Figure 02身高和成年男性差不多，高約170cm，重70公斤，專為在人類環境中工作而設計。
南極熊發現，一個重要且新穎的設計在于，Figure 02使用了3D打印出來的新型復合材料。其膝蓋或手臂肘關節附近新增蜂窩狀可壓縮組織，這種軟停止裝置主要是為了提供運動緩沖，同時實現輕量化和強化散熱性能，這給了人形機器人更高的靈活度、大幅延長其使用壽命。
李教授是蘇州大學機電工程學院教授和機器人評審專家。他認為，高性能材料對整個人形機器人產業發展意義重大。Figure AI公司在其最新的Figure 02人形機器人上采用的3D打印新型蜂窩狀復合材料對于提升機器人性能至關重要，可以說正是有了這款材料，才讓人形機器人真正“動起來”。
1、緩震系統：該新型復合材料被裝配在Figure 02的肘關節和膝關節處，提供了必要的運動緩沖，避免小臂和大臂、小腿和大腿金屬件相碰撞。在沒有應用這種材料之前，人形機器人的關節部位往往采用傳統金屬材質，為避免相互碰撞，只能添加限位器對其加以限制，這極大地限制了機器人的靈活性和使用場景。這種蜂窩狀結構在一定程度上讓機器人擺脫限位器的限制，因為它能夠在機器人運動過程中吸收沖擊，減少對機器人自身的損害，同時保護機器人內部的精密部件免受震動影響。
2、輕量化：人形機器人的體重需要嚴格把控，若體重過重，則會加重伺服電機的扭矩負擔，難以滿足驅動機器人行動的要求。通過3D打印技術制造的蜂窩狀結構，實現了材料的輕量化。這種結構在保持強度和剛度的同時，大幅減輕了機器人的重量，這對于提高機器人的能效比和運動性能至關重要。3D打印技術可以實現結構一體化和蜂窩狀結構，方便在徑向上和在軸向上改變蜂窩結構的紋理和孔隙率，實現輕量化設計。
3、散熱系統：新型復合材料可以起到強化散熱的效果。在機器人的關節等關鍵部位，由于運動和電子元件的發熱，有效的散熱變得尤為重要。蜂窩狀結構增加了表面積，有助于熱量的分散和傳導，從而提高機器人的穩定性和耐久性。
Figure 02人形機器人上使用的3D打印蜂窩狀新型復合材料，在提升運動性能、減輕重量、增強散熱和提高耐用性等方面發揮了重要作用。Figure 02的這一創新應用，不僅提升了機器人的性能，也代表了3D打印技術在復雜結構制造上的巨大潛力。這種新材料的應用，推動了人形機器人材料科學的發展，并有望引領未來機器人設計的新風潮。
03博理科技推出3D打印多層建構化蜂窩復合材料
說起高性能緩震和輕量化材料，筆者最先想到的就是3D打印在鞋子上的應用。南極熊此前就報道過因“真正的踩屎感”火爆全網的3D打印拖鞋，憑借其透氣、緩震、舒適性受到消費者喜愛，短短一個夏天在抖音爆賣數萬雙。—— 也就是說，這種3D打印晶格化彈性材料早已實現了批量化生產。
彈性體材料是3D打印材料中一個特別的分類，進入的廠商并不多見，但博理科技在這個領域已經耕耘了七年。跟傳統3D打印公司相比，博理所采取的技術路線是從最核心的材料端入手，基于材料的特性研發適配的設備，并研發了的HALS超高速3D打印技術，實現高性能高分子材料的3D打印。目前，博理已經在鞋子、自行車坐墊、頭盔、腰靠、枕頭等領域實現規模化批量生產。
博理在高分子材料領域具有強大的研發能力。早在2023年，博理就已經開發出超過5000組的3D打印高分子材料配方。此后，博理每年都會推出新型材料（如齒科材料、工程材料、防靜電材料）來開發出多行業3D打印解決方案。
南極熊獲悉，博理科技這次推出了可用于人形機器人的3D打印多層建構化蜂窩復合材料。這款復合材料以高彈性、抗撕裂性和極強的疲勞性能為主要特征，具有較大的彈性模量和彈性極限，可實現強度可調、硬度可調、顏色可調、韌性可調等主要技術指標，耐彎折≥100萬次。
在減震方面，它能夠有效吸收和分散沖擊力。這種材料被集成到人形機器人的關鍵運動節點，減少了金屬部件間的直接接觸，從而降低了磨損和潛在的損害風險；在輕量化方面，博理科技的材料同樣表現卓越。通過精確的3D打印工藝，不僅提升了機器人的能效，還增強了其動態響應能力，使得機器人在執行任務時更加敏捷和高效；在散熱性方面，多層建構化蜂窩狀結構通過增加熱交換面積，優化熱量的傳導和散發。
數據表明，這一復合材料可以有效的提高能量吸收率，并且可以避免結構在受力中發生的應變集中問題。3D打印多層建構化蜂窩復合材料吸收的能量可高于傳統蜂窩結構四倍，同時具有很強的變形可恢復能力。這種較強的變形可恢復能力使其在循環荷載條件下具有非常好的吸能表現。
李教授認為，3D打印多層建構化蜂窩結構運用在人形機器人部件上具有明顯的優越性：從材料角度來說，其內部的超彈體能夠儲存能量，減少結構受到的損傷。從結構角度來講，內部的柔性層提供了約束，提供了側向的約束力，進而減少了結構的破壞。無疑使得整個部件更加輕盈，同時保持緩震和靈活性。
博理科技的這一創新材料，不僅在人形機器人的性能提升上發揮了關鍵作用，也展現了3D打印技術在制造復雜結構方面的巨大潛力。隨著博理科技材料的廣泛應用，人形機器人的設計和制造正邁向一個更加高效、安全和耐用的新時代。
04展望未來
從人體肌肉到智能傳感器，再到輕量化緩沖、減震和結構部件.......，博理科技的3D打印多層建構化蜂窩復合材料以其獨特的性能為人形機器人的發展提供了新的可能性。隨著材料科學和機器人技術的不斷進步，我們相信，高性能復合彈性體材料在人形機器人中的應用將更加多樣化和深入。
展望未來，人形機器人技術的不斷進步將為新材料市場帶來前所未有的機遇，同時也提出了新的挑戰，例如，如何進一步提升材料性能、降低生產成本、實現可持續生產等。隨著未來人形機器人需求量的快速增加，人形機器人與3D打印產業的協同發展，將推動人形機器人進入下一個新時代，開啟一個充滿創新與變革的新時刻！
前言：當前，人形機器人正逐漸從概念走向現實，展現出廣闊的市場前景廣闊，預計到2030年全球銷量將超過100萬臺，十年內產值有望達到千億人民幣。隨著全球數字化進程的推進，機器人產業正迎來關鍵的發展機遇。馬斯克近日宣布Optimus將在年底前具備執行工廠任務的能力，并計劃在2025年底前對外銷售，這預示著人形機器人技術的成熟和產業化的臨近。人形機器人對性能提升提出了更高的要求，尤其是輕量化、高強度、靈活性等方面，而新材料技術的創新與發展，為人形機器人的未來發展注入了新的活力。作為一種革命性的增材制造技術，3D打印技術與高性能材料的結合，無疑將給人形機器人帶入到一個革命性的新時代。
人形機器人，又稱“仿生人”，是一種模仿人類外觀和行為的仿生通用機器人，具有擅長處理復雜多樣任務、易于融入人類日常活動等特點，其設計功能目標是在工廠和商業活動中替代人進行工作，或在日常生活中幫助和服務人類。
人形機器人集成人工智能、高端制造、新材料等先進技術，有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產品，深刻變革人類生產生活方式，重塑全球產業發展格局，是一個國家高科技實力和發展水平的重要標志。相比其他機器人，人形機器人對智能感知、運動控制、智能決策、人機交互的綜合能力要求更高。
01人形機器人，未來產業創新的標志性產品
在《列子·湯問》中，“偃師造人”的故事描繪了一位技藝超群的工匠，創造出一個行走自如、以假亂真的人偶。這個古人制造的“機器人”，是我們對機械和人如何實現交融的浪漫想象與大膽嘗試。
當前，機器人技術日新月異，從簡單的重復勞動到復雜的精密操作，從單一功能到多任務集成，不斷朝著更加智能化、自主化、個性化的方向發展。作為AI 的終極應用，人形機器人被認為是下一個顛覆性變革力量。特斯拉是“具身智能”浪潮的先行者，特斯拉公司CEO埃隆·馬斯克認為，未來地球上的機器人數量終會超過人類。
數據顯示，中國已經成為全球機器人第一大消費市場和生產大國。報告顯示，預計到2029年，人形機器人市場規模將達750億元，2035年人形機器人市場規模將達3000億元，成為引領新一輪科技革命和未來產業變革的重要引擎。
政策方面，自2016年起國家政策助力人形機器人產業發展。2023年11月，工信部發布《人形機器人創新發展指導意見》，規劃至2025年關鍵技術突破和產業鏈建立，到2027年提升至國際先進水平。2024年1月，工信部等部門提出加快人形機器人等高端裝備產品技術攻關，預示著產業鏈商業化進程的加速。工信部制定目標，旨在2025年構建人形機器人創新體系，實現產品國際先進水平和規模化生產。
應用層面：（1）相較于傳統工業和服務機器人，人形機器人在執行復雜任務方面具有明顯優勢，尤其在ToB制造業中的應用仍有空間。例如汽車制造業，人形機器人已經開始替代工業機械臂，執行總裝車間和其他精細化操作；全球汽車企業，包括特斯拉、小鵬、寶馬、本田、豐田和比亞迪，都在積極推進人形機器人在汽車制造中的應用。其中優必選的Walker S人形機器人在新能源車廠的實訓，以及特斯拉Optimus在電池包組裝訓練中的應用，標志著人形機器人在汽車制造領域的產業化進程正在加速。（2）人形機器人具備高級感知系統，自主決策能力&交互能力增強，在ToC端的應用潛力更大。隨著AI技術的進步，人形機器人的泛化能力不斷增強，尤其在家庭護理和民生服務等消費端領域具有巨大的應用潛力。
近年來人形機器人有多火？在低迷的一級市場，人形機器人無疑是最熱門的賽道，各路資本正以驚人的速度向AI領域投入資金。Crunchbase數據顯示，僅2024年上半年，全球就有超過355億美元流向人形機器人領域。
初創公司Figure AI，短短兩年就獲得7.5億美金的融資，最新一輪融資發生在今年2月，B輪融資，金額高達約6.75億美元（近50億元），背后投資人包括亞馬遜、微軟、英偉達、英特爾、OpenAI等，基本硅谷半壁江山都競相跟投了，足以可見Figure AI有多火，被寄予多少期望。
02“地表最強”人形機器人Figure02來了！
靈活的手指、翻轉手腕抓取物體、進廠打工……舉手投足間，機器人又離人類近了一步。這是今年最火機器人廠商Figure AI發布的最新機器人叫“Figure 02”，被稱為“地表最強機器人”。
新款 Figure-02 進行了“徹底的硬件和軟件重新設計”，包括對人工智能系統、計算機視覺、電池組、電子設備、傳感器和執行器的升級，采用了總共數千個部件，數百個獨特部件，在外觀、一體化關節、執行器、仿生足部、靈巧手、頭部及全身活動范圍等方面均有顯著提升。外形上，Figure 02身高和成年男性差不多，高約170cm，重70公斤，專為在人類環境中工作而設計。
南極熊發現，一個重要且新穎的設計在于，Figure 02使用了3D打印出來的新型復合材料。其膝蓋或手臂肘關節附近新增蜂窩狀可壓縮組織，這種軟停止裝置主要是為了提供運動緩沖，同時實現輕量化和強化散熱性能，這給了人形機器人更高的靈活度、大幅延長其使用壽命。
李教授是蘇州大學機電工程學院教授和機器人評審專家。他認為，高性能材料對整個人形機器人產業發展意義重大。Figure AI公司在其最新的Figure 02人形機器人上采用的3D打印新型蜂窩狀復合材料對于提升機器人性能至關重要，可以說正是有了這款材料，才讓人形機器人真正“動起來”。
1、緩震系統：該新型復合材料被裝配在Figure 02的肘關節和膝關節處，提供了必要的運動緩沖，避免小臂和大臂、小腿和大腿金屬件相碰撞。在沒有應用這種材料之前，人形機器人的關節部位往往采用傳統金屬材質，為避免相互碰撞，只能添加限位器對其加以限制，這極大地限制了機器人的靈活性和使用場景。這種蜂窩狀結構在一定程度上讓機器人擺脫限位器的限制，因為它能夠在機器人運動過程中吸收沖擊，減少對機器人自身的損害，同時保護機器人內部的精密部件免受震動影響。
2、輕量化：人形機器人的體重需要嚴格把控，若體重過重，則會加重伺服電機的扭矩負擔，難以滿足驅動機器人行動的要求。通過3D打印技術制造的蜂窩狀結構，實現了材料的輕量化。這種結構在保持強度和剛度的同時，大幅減輕了機器人的重量，這對于提高機器人的能效比和運動性能至關重要。3D打印技術可以實現結構一體化和蜂窩狀結構，方便在徑向上和在軸向上改變蜂窩結構的紋理和孔隙率，實現輕量化設計。
3、散熱系統：新型復合材料可以起到強化散熱的效果。在機器人的關節等關鍵部位，由于運動和電子元件的發熱，有效的散熱變得尤為重要。蜂窩狀結構增加了表面積，有助于熱量的分散和傳導，從而提高機器人的穩定性和耐久性。
Figure 02人形機器人上使用的3D打印蜂窩狀新型復合材料，在提升運動性能、減輕重量、增強散熱和提高耐用性等方面發揮了重要作用。Figure 02的這一創新應用，不僅提升了機器人的性能，也代表了3D打印技術在復雜結構制造上的巨大潛力。這種新材料的應用，推動了人形機器人材料科學的發展，并有望引領未來機器人設計的新風潮。
03博理科技推出3D打印多層建構化蜂窩復合材料
說起高性能緩震和輕量化材料，筆者最先想到的就是3D打印在鞋子上的應用。南極熊此前就報道過因“真正的踩屎感”火爆全網的3D打印拖鞋，憑借其透氣、緩震、舒適性受到消費者喜愛，短短一個夏天在抖音爆賣數萬雙。—— 也就是說，這種3D打印晶格化彈性材料早已實現了批量化生產。
彈性體材料是3D打印材料中一個特別的分類，進入的廠商并不多見，但博理科技在這個領域已經耕耘了七年。跟傳統3D打印公司相比，博理所采取的技術路線是從最核心的材料端入手，基于材料的特性研發適配的設備，并研發了的HALS超高速3D打印技術，實現高性能高分子材料的3D打印。目前，博理已經在鞋子、自行車坐墊、頭盔、腰靠、枕頭等領域實現規模化批量生產。
博理在高分子材料領域具有強大的研發能力。早在2023年，博理就已經開發出超過5000組的3D打印高分子材料配方。此后，博理每年都會推出新型材料（如齒科材料、工程材料、防靜電材料）來開發出多行業3D打印解決方案。
南極熊獲悉，博理科技這次推出了可用于人形機器人的3D打印多層建構化蜂窩復合材料。這款復合材料以高彈性、抗撕裂性和極強的疲勞性能為主要特征，具有較大的彈性模量和彈性極限，可實現強度可調、硬度可調、顏色可調、韌性可調等主要技術指標，耐彎折≥100萬次。
在減震方面，它能夠有效吸收和分散沖擊力。這種材料被集成到人形機器人的關鍵運動節點，減少了金屬部件間的直接接觸，從而降低了磨損和潛在的損害風險；在輕量化方面，博理科技的材料同樣表現卓越。通過精確的3D打印工藝，不僅提升了機器人的能效，還增強了其動態響應能力，使得機器人在執行任務時更加敏捷和高效；在散熱性方面，多層建構化蜂窩狀結構通過增加熱交換面積，優化熱量的傳導和散發。
數據表明，這一復合材料可以有效的提高能量吸收率，并且可以避免結構在受力中發生的應變集中問題。3D打印多層建構化蜂窩復合材料吸收的能量可高于傳統蜂窩結構四倍，同時具有很強的變形可恢復能力。這種較強的變形可恢復能力使其在循環荷載條件下具有非常好的吸能表現。
李教授認為，3D打印多層建構化蜂窩結構運用在人形機器人部件上具有明顯的優越性：從材料角度來說，其內部的超彈體能夠儲存能量，減少結構受到的損傷。從結構角度來講，內部的柔性層提供了約束，提供了側向的約束力，進而減少了結構的破壞。無疑使得整個部件更加輕盈，同時保持緩震和靈活性。
博理科技的這一創新材料，不僅在人形機器人的性能提升上發揮了關鍵作用，也展現了3D打印技術在制造復雜結構方面的巨大潛力。隨著博理科技材料的廣泛應用，人形機器人的設計和制造正邁向一個更加高效、安全和耐用的新時代。
04展望未來
從人體肌肉到智能傳感器，再到輕量化緩沖、減震和結構部件.......，博理科技的3D打印多層建構化蜂窩復合材料以其獨特的性能為人形機器人的發展提供了新的可能性。隨著材料科學和機器人技術的不斷進步，我們相信，高性能復合彈性體材料在人形機器人中的應用將更加多樣化和深入。
展望未來，人形機器人技術的不斷進步將為新材料市場帶來前所未有的機遇，同時也提出了新的挑戰，例如，如何進一步提升材料性能、降低生產成本、實現可持續生產等。隨著未來人形機器人需求量的快速增加，人形機器人與3D打印產業的協同發展，將推動人形機器人進入下一個新時代，開啟一個充滿創新與變革的新時刻！
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