國(guó)華智能：破解人形機(jī)器人“靈動(dòng)密碼”

具身智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是青島市人工智能產(chǎn)業(yè)細(xì)分賽道之一，作為青島市人工智能產(chǎn)業(yè)鏈鏈主企業(yè)，國(guó)華智能在技術(shù)研發(fā)上發(fā)揮引領(lǐng)作用。

如果水是生命之泉、動(dòng)力之源，那么精密傳動(dòng)裝置就如同人形機(jī)器人的核心動(dòng)力源，讓人形機(jī)器人“動(dòng)若脫兔”。

作為一家專注于精密傳動(dòng)裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，國(guó)華（青島）智能裝備有限公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)華智能”）聚焦機(jī)器人關(guān)節(jié)諧波減速器的正向研發(fā)及理論研究10余載，攻堅(jiān)克難，砥礪奮發(fā)，在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)諧波減速器柔輪表面改性技術(shù)和共軛嚙合協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了高端諧波減速器產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化替代，打通了具身智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)，不斷破解人形機(jī)器人的“靈動(dòng)密碼”。

從0到1，打破國(guó)外技術(shù)壟斷

在國(guó)華智能工作服上，印有兩個(gè)火箭圖案組合的企業(yè)LOGO，這個(gè)標(biāo)志是由公司董事長(zhǎng)王廣設(shè)計(jì)的，承載著國(guó)華智能堅(jiān)定而深厚的科技強(qiáng)國(guó)夢(mèng)想。

2014年，踏入北京工業(yè)大學(xué)攻讀研究生的王廣在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，帶領(lǐng)一個(gè)懷揣科技?jí)粝氲拇髮W(xué)生創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，共同踏上了技術(shù)壁壘極高的諧波減速器核心技術(shù)從0到1的攻堅(jiān)之旅。

作為具身機(jī)器人的三大核心零部件，減速器是連接伺服電機(jī)和控制器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)于人形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)靈活性、精準(zhǔn)度和交互能力起著決定性的作用，直接影響著機(jī)器人關(guān)節(jié)的傳動(dòng)效率、精度和穩(wěn)定性。

“醫(yī)生做手術(shù)時(shí)手會(huì)抖，但是手術(shù)機(jī)器人的精度能達(dá)到毫米級(jí)別，諧波減速器在其中就起著關(guān)鍵作用。”國(guó)華智能副總經(jīng)理劉錦玉介紹說(shuō)。

以前，高性能諧波減速器長(zhǎng)期由國(guó)外產(chǎn)品壟斷，諧波減速器在精度、壽命、負(fù)載等方面具有極高的技術(shù)壁壘。

諧波減速器涉及復(fù)雜的機(jī)械設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、精密制造等多學(xué)科交叉領(lǐng)域；制造環(huán)節(jié)更是困難重重，細(xì)微的偏差都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能大打折扣。2017年，國(guó)華智能專注于精密諧波減速器理論分析及產(chǎn)品的正向研發(fā)，從技術(shù)端發(fā)力，全力突破技術(shù)壁壘，開發(fā)了高精度、高扭矩、低溫升和低噪音的諧波減速器產(chǎn)品，最終成功地從市場(chǎng)端實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化替代，突破了進(jìn)口諧波減速器在高端諧波減速器市場(chǎng)中的壟斷地位。

此后，國(guó)華智能厚積薄發(fā)，從分析、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試應(yīng)用環(huán)節(jié)對(duì)標(biāo)世界先進(jìn)產(chǎn)品，自主研發(fā)的四大系列百余款諧波減速器，在齒形設(shè)計(jì)、仿真分析等關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，在傳動(dòng)精度、傳動(dòng)效率、回差、產(chǎn)品壽命、定制化、供貨周期等方面比肩國(guó)際品質(zhì)。

“在傳動(dòng)精度方面，國(guó)華智能諧波產(chǎn)品可達(dá)20弧秒，國(guó)際高端產(chǎn)品為20—30弧秒；傳動(dòng)效率方面，國(guó)華智能諧波產(chǎn)品為60%至80%，國(guó)際高端產(chǎn)品為60%至80%；在產(chǎn)品壽命方面，國(guó)華智能諧波產(chǎn)品大于10000小時(shí)，國(guó)際高端產(chǎn)品壽命為8000至10000小時(shí)?！眲㈠\玉介紹說(shuō)。

除了諧波減速器之外，行星滾柱絲杠是人形機(jī)器人中線性執(zhí)行器的重要部件。國(guó)華智能突破了直線執(zhí)行器的多目標(biāo)協(xié)同設(shè)計(jì)與精密磨削加工工藝，成功研發(fā)了1208型和1510型兩款人形機(jī)器人專用行星絲杠產(chǎn)品，并完成了人形機(jī)器人直線關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與分析。行星滾柱絲杠具有傳動(dòng)效率高、承載能力強(qiáng)、精度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，用于人形機(jī)器人上下肢等關(guān)鍵部位。國(guó)華智能的“人形機(jī)器人用高性能行星滾柱絲杠研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化示范”項(xiàng)目憑借其創(chuàng)新性和應(yīng)用前景，成功獲批青島市科技計(jì)劃關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)支持項(xiàng)目，并獲得300萬(wàn)元政策資金支持。

從1到10，為機(jī)器人注入靈動(dòng)智慧

從0到1難，從1到10更難。將機(jī)器人從一個(gè)概念轉(zhuǎn)為實(shí)際的產(chǎn)品，需要研發(fā)團(tuán)隊(duì)在材料、驅(qū)動(dòng)、控制算法等方面進(jìn)行大量的創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)。

“具身智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是青島市人工智能產(chǎn)業(yè)細(xì)分賽道之一，作為青島市人工智能產(chǎn)業(yè)鏈鏈主企業(yè)，國(guó)華智能在技術(shù)研發(fā)上發(fā)揮引領(lǐng)作用?！眲㈠\玉表示。

國(guó)華智能高度重視核心技術(shù)研發(fā)投入，研發(fā)投入占營(yíng)收比例常年保持在較高水平，分別在北京、上海、青島設(shè)有研發(fā)中心，引入在機(jī)器人行業(yè)有豐富經(jīng)驗(yàn)的核心人才，以全局化的視野整合頂尖智力資源與技術(shù)成果；與浙江大學(xué)、重慶大學(xué)、山東大學(xué)、青島理工大學(xué)、青島科技大學(xué)建立了緊密的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，與行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)共建“仿生機(jī)器人聯(lián)合開發(fā)創(chuàng)新基地”，并計(jì)劃成立“人形機(jī)器人聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”；公司擁有多位諧波傳動(dòng)領(lǐng)域的高層次人才，其中博士、碩士等技術(shù)人員占公司人員比例超50%。

國(guó)華智能已申請(qǐng)諧波減速器核心技術(shù)類及智能制造領(lǐng)域的發(fā)明專利30余項(xiàng)、實(shí)用新型專利10余項(xiàng)，申請(qǐng)軟件著作權(quán)50余項(xiàng)，參編國(guó)標(biāo)2項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。

經(jīng)過(guò)持續(xù)投入，國(guó)華智能在核心零部件方面實(shí)現(xiàn)了電機(jī)驅(qū)控、精密傳動(dòng)等核心零部件的自主化研發(fā)生產(chǎn)，在傳動(dòng)精度、性能等方面達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平；在核心技術(shù)層面，掌握了機(jī)器人全棧技術(shù)能力，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能機(jī)器人；在控制系統(tǒng)方面，工業(yè)機(jī)器人高速高精度運(yùn)動(dòng)控制、協(xié)作機(jī)器人高動(dòng)態(tài)力控技術(shù)通過(guò)可靠設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

從10到100，賦能百業(yè)數(shù)智化升級(jí)

只有推動(dòng)成果存量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)增量，才能實(shí)現(xiàn)從10到100的飛躍。

2021年，國(guó)華智能完成天使輪融資，搭建年產(chǎn)5000臺(tái)套的諧波減速器首條產(chǎn)線；2022年，公司開發(fā)出GHHS系列產(chǎn)品，綜合性能達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并成功應(yīng)用遨博智能等行業(yè)頭部企業(yè)；2023年，國(guó)華智能的GHHD系列產(chǎn)品成為小米機(jī)器人獨(dú)家供應(yīng)商，為北京航星傳動(dòng)、上海藍(lán)箭等企業(yè)批量供貨，企業(yè)步入高速發(fā)展期。

國(guó)華智能依托一流研發(fā)團(tuán)隊(duì)和嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，建立起以創(chuàng)新齒形設(shè)計(jì)、材料改進(jìn)和潤(rùn)滑、前沿加工與檢測(cè)技術(shù)等為代表的諧波減速器全過(guò)程自主化生產(chǎn)核心技術(shù)體系，年產(chǎn)能達(dá)5萬(wàn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了定制化45天發(fā)貨，標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)達(dá)100多種。

“國(guó)華智能基于領(lǐng)先技術(shù)打造的機(jī)器人關(guān)節(jié)產(chǎn)品，能夠滿足高端制造業(yè)對(duì)高精度、高可靠性、高柔性的需求，如在汽車、醫(yī)療、航天等行業(yè)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景應(yīng)用?！眲㈠\玉介紹說(shuō)，國(guó)華智能與小米等車企合作，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行業(yè)的高端應(yīng)用，打破國(guó)外機(jī)器人在部分領(lǐng)域的壟斷，拓展機(jī)器人的應(yīng)用邊界，為產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)提供更多應(yīng)用場(chǎng)景示范，激發(fā)市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人產(chǎn)品的需求。另外，國(guó)華智能也是國(guó)內(nèi)少有將諧波減速器做進(jìn)航天領(lǐng)域的民營(yíng)企業(yè)。

團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持技術(shù)正向研發(fā)、自主突破，共計(jì)開發(fā)了百余款高性能產(chǎn)品，在山東省市場(chǎng)占有率80%，排名第一，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)95%。

國(guó)華智能通過(guò)自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)高端領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代，為中游本體制造商、關(guān)節(jié)模組廠商提供標(biāo)準(zhǔn)化及定制化產(chǎn)品，并為下游應(yīng)用領(lǐng)域提供傳動(dòng)技術(shù)解決方案，形成“研發(fā)—制造—市場(chǎng)”全鏈條協(xié)同體系。公司與北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心、智元機(jī)器人、比亞迪等頭部企業(yè)深度合作，提供核心零部件定制開發(fā)服務(wù)，高精密傳動(dòng)部件已成功應(yīng)用于商業(yè)衛(wèi)星，并入選中國(guó)星網(wǎng)核心供應(yīng)商名錄。

“下一步，我們將加大研發(fā)投入，利用政策資金支持，加快具身智能、人形機(jī)器人等前沿技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。”劉錦玉表示，同時(shí)將加速產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)，借助政策引導(dǎo)，吸引更多優(yōu)質(zhì)上下游企業(yè)集聚，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新能力，打造更具規(guī)模和競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群；響應(yīng)國(guó)家全場(chǎng)景應(yīng)用的號(hào)召，積極拓展應(yīng)用場(chǎng)景，與各行業(yè)客戶深入合作，挖掘更多機(jī)器人應(yīng)用需求，推動(dòng)機(jī)器人在更多領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。

“技術(shù)驅(qū)動(dòng)進(jìn)步，科技引領(lǐng)未來(lái)?！眹?guó)華智能將以“精密傳動(dòng)+智能關(guān)節(jié)”技術(shù)為核心，構(gòu)建“核心部件—關(guān)節(jié)模組—整機(jī)集成”三級(jí)體系，從產(chǎn)業(yè)落地到生態(tài)構(gòu)建，助力智能鏈接萬(wàn)物，賦能產(chǎn)業(yè)迭代、城市變革，成為人形機(jī)器人關(guān)節(jié)傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，打造全球領(lǐng)先的人形機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。