智能抓取，一片蓝海

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受益于工业机器人的发展带动，作为末端执行器的夹爪市场逐渐被外界关注，过去很长的一段时间内，气动夹爪一直是整个工业自动化的“必需品”，该领域诞生了众多的国际巨头厂商，如SMC、SCHUNK、Festo、Parker等，经过测算，全球制造业每年消耗掉模块化夹爪数量超过3000万个。

但气动夹爪的不足也在慢慢显现，那就是可实现抓取点位单一，同时对力的控制不够精细，已经不能满足一些多功能抓取的需求，而电动夹爪就应运而生。

相比于气动夹爪，电动夹爪起步虽然晚得多。但电动夹爪作为一种高度柔性化的生产工具，更加适配于当前产线对柔性的需求。经过数年的发展，电动夹爪的应用边界逐渐扩展，从机器人逐步延伸到工业自动化领域，新进厂商更是快速增加。

据高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2019年全球标准化电动夹爪市场规模约为13.5亿元（约1.93亿美元），其中中国市场约2亿元左右，过去三年的市场增速均在20%以上。

这个蓝海市场，才刚刚呈现出自己的本来面目。

从气爪到电爪

从吸盘、气爪再到电爪，可以看到末端执行器的发展路径正在变得越来越精细化，以往这种事情多是集成商做，但这里面有一个重要的前提那就是吸盘、气爪的标准化程度较高，无论是从产品的选购还是技术集成上，难度并不大。但是对于电爪而言，其非标程度太高，集成商需要自己去设计、开发、找代工。

“这对集成商而言是很不友好的一件事，而我们做的智能抓取解决方案，就是帮助集成商减少这种不必要的工序。”知行机器人创始人白国超博士表示。

作为国内末端执行器的代表型初创企业之一，知行机器人核心研发成员均来自于英国帝国理工学院、谢菲尔德大学等，团队多人具有海外留学背景，在人工智能、工业设计、精密制造、嵌入式开发等领域有着非常丰富的经验。

所以其最开始就是从电爪起家，后来由于客户需求，开始涉及到一部分的气爪和吸盘类产品。但两指和三指末端执行器仍是知行机器人的主要产品，并已注册商标为‘知行手’。”

“今年开始，我们基本每个季度都会有新品推出，有两方面的原因，首先就是整个大行业的电爪替换才刚刚开始，针对不同的需求导向我们会开发出不同的产品，例如我们今年针对酿酒行业开发出负载50kg的三指末端执行器，并已经形成批量出货。”

相比气爪，电爪虽然在适应性与延展性上远远强于气爪，但是也有一些问题是市面上的电爪产品难以解决的，最典型的就是重载。

随着应用场景的细分化，重载场景的需求越来越多，有些场景对机器人的精度要求不高，但对机器人的适应能力要求较高。需要机器人能适应搬运物体的位置和姿态，从而实现精确抓取。这就要求机器人的机构设计、柔性力控制能力较强，同时由于应用场景需要移动搬运能力，所以电动驱动的优势凸显，也就诞生了电动重载末端夹爪。

“但目前电爪行业的重载案例很少，这是因为电爪的动力来源是伺服电机，电机本身的力会有一个上限，而我们这款重载三指末端执行器最核心的技术难点就在于通过指端的力传感、力反馈，确定搬运物体的位置和姿态，然后通过自锁设计，将末端夹爪的力传导到工业机械臂上。”

“这款重载机器手是集创新机构设计技术，精密传动技术，伺服驱动控制技术于一体，填补在重载电动夹爪方面的空白。”白国超博士表示。

独立伺服驱动的模块化设计

新品迭出的另一个主要因素就是知行机器人产品的模块化设计。

模块化设计可以说是未来工业设计的一种主流趋势，其力图在最低单位的标准化的基础上满足不同场景下的非标特性。“我们所有的电爪产品的单个指关节都是采用独立伺服驱动的模式，而市面上常见的电爪产品一般都只会从三指开始才会采用这种独立伺服驱动的模式。”白国超讲到。

独立伺服驱动和指端力的自适应是相辅相成的，因为在实际生产过程中，来料的位置、姿态都是不规则的，这个时候相机所测算的定位精度往往是有一定少量偏差的，而独立的指端力传感、力反馈可以让夹爪更加自如的适应这种不规范而不损害物体本身。

三指末端执行器可以根据应用需求调整抓取力，实现对不同类型和尺寸物体的位置自适应抓取。三指独立动作可实现不规则物体的力自适应精准抓取，灵活性更高。

“这种完全独立的伺服驱动零部件成本会稍高，但是所带来的性能收益是巨大的。除了上文所谈到的重载类产品，模块化的设计让我们可以从三指做到六指，配合我们自主研发的智能相机，基本可以覆盖任意形态的来料。”

现在，知行机器人的产品已经广泛应用于科研及工业领域。其中，机器人手主要用于工厂上下料、电子产品装配等;柔性抓取系统用于曲面表面的抛光打磨；智能抓取系统用于机器人和人工智能实验室的开源系统；仓储搬运是针对大型仓库重型货物的移动搬运系统；物流分拣系统在电商物流系统中代替人工进行物品分拣，可实现物流管理的无人化。

“随着自动化、智能化的发展，工业生产正在由粗糙走向精细，末端执行器市场的广阔蓝海已经清晰可见。”白国超讲到。

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