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从“专用”到“通用”:本末科技探索机器人模块化开发新路径

   时间:2026-09-03 20:46 来源:快讯作者:冯璃月

在机器人技术不断拓展应用边界的当下,传统“一场景一机型”的开发模式正遭遇跨场景适配的难题。为特定任务设计的机器人,其性能边界相对固定,一旦作业环境改变,这些机型往往难以再次利用。以汽车工厂为例,工业机器人可在固定工位完成焊接、搬运和装配等任务,但当它们走出标准化生产线,进入仓库、园区、楼宇甚至户外环境时,工作条件会变得极为复杂。平地与碎石路对通过能力的要求不同,台阶和坡道则需要机器人调整运动控制方式。

这些差异最终会转化为开发和部署成本。当新场景的要求超出现有机型的能力范围时,开发团队常常需要调整硬件设计,重新进行系统调试与验证,甚至开发全新的机型。随着机型数量的增加,使用方也需承担设备采购、备件管理和维护等额外成本。因此,如何提升机器人在不同场景中的复用能力,减少重复开发,成为行业亟待解决的问题。

模块化设计为这一难题提供了可行的解决方案。通过将部分能力封装为可组合、可替换的模块,新需求可通过模块调整来满足,从而减少对整机重新开发的依赖。目前,已有大量机器人在末端工具和外设上实现了模块化应用。例如,丹麦协作机器人厂商Universal Robots的核心产品是用于工业生产的协作机械臂,在机械臂负载和工作范围允许的情况下,用户可为同一本体配置夹爪、焊枪或打磨工具,配合相应的程序和工艺调试,即可完成不同任务,无需为每道工序重新开发机械臂本体。这种设计提高了产品灵活性,也降低了适配工作的复杂度。

然而,末端工具和外设的更换通常不会改变机器人的运动能力。在仓储物流中,搬运对象从轻型料箱变为重型托盘时,对机器人的负载能力提出了更高要求;在应急救援中,机器人进入碎石、废墟等环境时,需要更强的越障能力与稳定性。这些需求涉及本体的承载结构、驱动系统与运动方式,仅靠更换夹爪等外设难以满足。当新场景对这些性能提出不同要求时,仅更换工具往往不够,还需对机器人进行重新设计开发。这类调整多为局部改动,外观与核心架构大致相同,却导致大量同质化机型涌现,推高了企业的研发成本与系统复杂性。

从产业角度看,机器人的应用场景十分分散,不同场景对本体性能的要求差异显著,这使得一套机器人设计难以直接复用到其他场景。末端工具和外设的模块化虽然减少了部分开发工作,但涉及本体性能变化时,企业仍需重新设计和调试。本末科技试图更进一步,对机器人的底层能力进行“模块化”,使其能够适应差异化的场景,减少重复开发。

在工程领域,模块化存在三个不同层次。第一层是外设模块化,即更换夹爪、传感器和作业工具;第二层是功能模块化,对机械臂等子系统进行组合;第三层是本体模块化,本体自身能够重构。功能模块化通过更换独立子系统提升局部能力,例如升级感知模块、通信模块或供电模块,让机器人的视觉识别更精准、续航能力更强、环境响应更迅速。但功能模块化仅限于局部能力提升,难以应对复杂环境的整体挑战。若复杂度超出预设范围,机器人各子系统之间便会失去协调,暴露短板。

针对这一痛点,本末科技提出了“本体模块化”方案,即将多台机器人拼接在一起,实现机械层面的物理对接。首先,本末科技打通了传感数据、控制系统等软件层面的壁垒,使多台机器人能够在系统上相互兼容、共享感知信息。其次,自主研发了模块化拼接结构,支持多台机器人自由组合,协同构型为全新形态。例如,将两台或多台机器人拼接,可重构为新的腿部或机械臂单元,进而组成四足机器人或复合型机器人,在面对复杂环境时真正实现“1+1>2”的协同增效。

要实现本体模块化,不仅需让机械结构能够拼接,还需让各模块的传感数据互通、控制系统协同。本末科技为此打通了模块之间的数据与控制链路,使多台机器人在组合后能够共享感知信息、协调动作,减少各自独立运行时可能出现的动作冲突。在今年举行的世界机器人大会上,本末科技携旗下轮足机器人D1亮相。通过这款产品,可以看到本末科技如何将机器人本体拆分为模块,再根据任务需要进行组合。

从现场演示效果来看,当D1增加一个单元后,不仅整机长度与外观形态发生变化,其核心性能也有显著提升。轴距与支撑范围的扩大,使整机稳定性显著增强;负载能力、运动速度、自由度、地形通过性等指标,也随新形态的变化而获得提升。例如,面对不同路况,机器人可以通过改变模块组合,调整机身的支撑布局,并配合腿部伸缩改变姿态。当同一条巡检路线可能既有平整道路,也有草坡和台阶时,机器人可根据这些地形要求选择合适的本体构型。

本体模块化的产业价值显而易见。相比于传统“一机一用”的开发模式,一台“本体模块化”机器人即可覆盖多种场景需求,企业无需再为不同任务重复采购专用机型。以巡检场景为例,在实际作业中,机器人常需搭载检测仪器、运输维修工具,甚至沿山路跋涉至偏远设施。在平整厂房地面行驶与携带设备爬坡,对机器人的性能要求有天壤之别。一旦任务边界延伸,原有本体的负载能力便成为瓶颈。实践中,为机器人加装各类设备几乎是不可避免的,这能有效拓展其信息采集能力。但设备能否顺利抵达作业现场,则完全取决于本体性能的支撑。负载增加,要求机器人具备更高的承载力;而路线中一旦出现坡道或台阶,则对机器人提出了更严苛的考验。本末科技D1的探索,正是尝试通过模块化组合来拓展任务边界。多个单元连接后,机身长度与支撑布局随之改变,为适配不同地形要求提供了灵活的调整空间。沿着这一思路,开发者可根据具体任务选配本体构型,再搭载相应作业设备,无需每次都从零开始设计一套全新的机械结构。这意味着,客户面对新增任务时,将可保留既有模块,仅通过重新组合或增加单元即可完成适配;厂商亦能将部分开发成果复用于后续项目,减少针对单一场景的重复投入。

从更宏观的产业环境看,下游应用场景的高度分散是另一重挑战。据国际机器人联合会数据,全球工业机器人新增安装量广泛渗透于汽车制造、电子、金属与机械、塑料化工、食品饮料等行业。而每个行业内部又涉及焊接、装配、喷涂、包装、检测等千差万别的工艺环节,需求极为碎片化。一面是场景的极度分散,一面是定制化开发的高昂成本,产业界亟待一套能覆盖多数典型场景的通用型机器人方案。本末科技D1所选择的,正是这一方向:以统一标准的硬件为基础,通过灵活组合成不同形态的机器人,去应对重载、复合地形等多样化任务。场景碎片化不会在短期内消失,现实世界的复杂性也难以被整齐划一。与其被动等待环境变得标准化,不如让机器人学会如积木般自由组合。这未必是唯一答案,但无疑是机器人从“专用工具”迈向“通用能力”的一条可行路径。

 
 
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