芯耀
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輕量化、低功耗是關(guān)鍵。
上周末，全球首場(chǎng)人形機(jī)器人半程馬拉松賽舉行，這場(chǎng)約21公里的賽事將行業(yè)的目光聚焦于一個(gè)核心挑戰(zhàn)：電池續(xù)航能力。
機(jī)器人要么需要極長(zhǎng)的單次充電續(xù)航，要么必須依賴(lài)中途更換電池。事實(shí)證明，在20支參賽隊(duì)伍中，僅有一款機(jī)器人能夠在不更換電池的情況下，依靠雙腿自主行走完成全程。
實(shí)現(xiàn)這一突破的是由上海卓益得機(jī)器人有限公司（技術(shù)核心源自上海理工大學(xué)）研發(fā)的“行者二號(hào)”機(jī)器人，
該機(jī)器人最終獲得比賽季軍，其官方數(shù)據(jù)顯示單次充電續(xù)航時(shí)間可達(dá)6小時(shí)，足以支持行走超過(guò)30公里。
值得注意的是，“行者二號(hào)”的成功并非依賴(lài)于電池能量密度的突破。
其研發(fā)團(tuán)隊(duì)透露，關(guān)鍵在于通過(guò)創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制策略，實(shí)現(xiàn)顯著的輕量化和能效提升。該機(jī)器人身高1.70米，整機(jī)重量?jī)H為28公斤。
作為對(duì)比，獲得冠軍的“天工Ultra”身高1.8米，體重達(dá)55公斤；亞軍“小頑童N2”身高1.2米，體重30公斤。
卓益得的技術(shù)路徑顯示，突破續(xù)航瓶頸不僅依賴(lài)于電池技術(shù)的進(jìn)步，更需要機(jī)器人本體設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性?xún)?yōu)化。
該公司同時(shí)還采用了創(chuàng)新的繩驅(qū)動(dòng)技術(shù)，允許多個(gè)電機(jī)根據(jù)功率需求動(dòng)態(tài)分配給不同關(guān)節(jié)，相比傳統(tǒng)單關(guān)節(jié)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)更為節(jié)能，并能降低峰值功率需求。
此外，團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人控制策略上進(jìn)行了深度優(yōu)化，特別加入了步態(tài)能量回收機(jī)制，有效減少了無(wú)效能耗。
這種“輕量化”與“低功耗”設(shè)計(jì)思路的結(jié)合，幫助“行者二號(hào)”在現(xiàn)有電池技術(shù)條件下，率先解決了長(zhǎng)距離連續(xù)運(yùn)行的難題。
相比之下，贏得本次比賽冠軍的“天工Ultra”則凸顯了當(dāng)前普遍存在的續(xù)航局限。這款由北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心研發(fā)的機(jī)器人身高1.8米，體重55公斤，以2小時(shí)40分42秒的成績(jī)完賽，但在途中進(jìn)行了一次電池更換。
北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心由小米機(jī)器人、優(yōu)必選、京城機(jī)電等共同持股，其電池技術(shù)可能間接關(guān)聯(lián)到優(yōu)必選的供應(yīng)商，如提供小圓柱電池的天鵬電源（蔚藍(lán)鋰芯子公司）。
這場(chǎng)比賽清晰地表明，盡管人形機(jī)器人目前傾向于選用搭載全極耳技術(shù)、倍率性能優(yōu)異的小圓柱電池，但普遍續(xù)航時(shí)間仍限制在2至4小時(shí)，部分表現(xiàn)較好的也僅為5至6小時(shí)，遠(yuǎn)未達(dá)到理想狀態(tài)。
續(xù)航瓶頸的一個(gè)關(guān)鍵因素在于小圓柱電芯技術(shù)，其能量密度普遍被認(rèn)為已接近300Wh/kg的天花板。
業(yè)內(nèi)人士也指出，長(zhǎng)續(xù)航并非一個(gè)單一固定的標(biāo)準(zhǔn)，不同的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)對(duì)機(jī)器人的工作時(shí)長(zhǎng)、峰值功率等提出多樣化的要求。當(dāng)前，人形機(jī)器人在具體的應(yīng)用場(chǎng)景和動(dòng)力系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方面尚未形成統(tǒng)一。
在此背景下，電池制造商正從多個(gè)方向?qū)で蠹夹g(shù)升級(jí)。
一是采用更高比能的材料體系，以提高小圓柱電芯的容量。
例如，睿恩新能源推出了搭載9系超高鎳正極與硅碳復(fù)合負(fù)極的21700-5.0AH電池，能量密度可達(dá)270Wh/Kg以上。
SES AI則通過(guò)AI輔助開(kāi)發(fā)新型電解液，以解決高含量硅負(fù)極電池面臨的壽命衰減、倍率性降低等問(wèn)題，目標(biāo)是支撐21700電池容量達(dá)到6Ah，專(zhuān)供人形機(jī)器人領(lǐng)域。
天鵬電源也提出，需要開(kāi)發(fā)7Ah的小圓柱電芯來(lái)滿(mǎn)足更高的續(xù)航需求，但這有賴(lài)于材料體系的變革創(chuàng)新。
二是探索固態(tài)電池技術(shù)的應(yīng)用。
廣汽集團(tuán)在2024年底推出了搭載全固態(tài)電池的第三代人形機(jī)器人GoMate，宣稱(chēng)其續(xù)航能力達(dá)到6小時(shí)，且能耗相比同類(lèi)產(chǎn)品大幅降低80%以上。
創(chuàng)明新能源研發(fā)的全極耳準(zhǔn)固態(tài)電芯已搭載于軟通動(dòng)力的雙足機(jī)器人“天鶴C1”上，可支持一次充電后持續(xù)運(yùn)行4小時(shí)以上。
主流電池廠商中，國(guó)軒高科、孚能科技（聚焦軟包及固態(tài)技術(shù)）、以及南孚電池（通過(guò)與高能時(shí)代成立硫化物合資公司）均已表示將基于固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)人形機(jī)器人相關(guān)電池產(chǎn)品。
但必須認(rèn)識(shí)到，電池的標(biāo)稱(chēng)性能參數(shù)并不能完全等同于機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的續(xù)航表現(xiàn)。機(jī)器人的整體重量、運(yùn)動(dòng)效率（如移動(dòng)方式）、能量管理策略等因素同樣對(duì)最終的續(xù)航時(shí)間起著決定性作用。
另有業(yè)內(nèi)人士提出，人形機(jī)器人不同部件對(duì)電壓、功率的要求不同。若未來(lái)電池能夠?qū)崿F(xiàn)分布式設(shè)計(jì)，根據(jù)各部件需求靈活配置，也有望大幅提升機(jī)器人續(xù)航的靈活性和機(jī)身力量。
綜上可以看到，整體續(xù)航能力的提升，需要電池廠商與機(jī)器人制造商通過(guò)緊密協(xié)同來(lái)達(dá)成。
市場(chǎng)對(duì)人形機(jī)器人的期待是能夠?qū)崿F(xiàn)8至10小時(shí)的續(xù)航，以滿(mǎn)足基本的生產(chǎn)生活場(chǎng)景應(yīng)用，工業(yè)領(lǐng)域甚至要求達(dá)到10至12小時(shí)，以覆蓋完整工班。
此次馬拉松暴露出的以電池續(xù)航為主的技術(shù)短板，有望倒逼企業(yè)、行業(yè)加速技術(shù)迭代，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如異形電池、分布式方案）、材料選用和算法優(yōu)化，并可能促進(jìn)相關(guān)硬件基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)的形成。
“輕量化”作為提升續(xù)航的關(guān)鍵因素，則已在此次比賽中得到了直觀驗(yàn)證，接下來(lái)也將作為衡量人形機(jī)器人電池創(chuàng)新方案的重要切口。
