AI加持下，所有的工業設備都值得再做一遍

近日，知行科技的機器人業務新獲一項合作，國內頭部機器人公司委托開發背包式機器人全棧解決方案。

該項目將由知行科技旗下小工匠機器人（以下簡稱'小工匠'）作為主體落地推進，充分發揮小工匠在智能一體化關節、機器人硬件設計、運動控制方面的技術優勢。專注機器人研發與商業化的艾摩星機器人則將作為兄弟公司，為該項目提供機器人感知規劃所需的智能化能力。

小工匠機器人，全棧自研

小工匠背包式機器人原型機自重僅10千克，一個成年人即可背負。其由6個關節和多個臂構成，具備6個自由度，最大工作半徑0.6米，最大負荷5公斤，載荷體重比:0.5(市場普遍載荷體重比:0.25)，并能夠實現高精度的運動控制。

相較于過去基于既定程序運行的機器人，這款背包式機器人前端智能一體化關節內置傳感器和感知決策模型，可通過視覺、激光測距等多種方式感知環境，并與人類協同理解任務意圖。

通過底部強磁吸盤，這款背包式機器人可以被吸附在戶外立柱、輪船艙頂、臺架或地面等任意鐵質位置，并基于前端不同夾爪執行不同任務。

過去，工業、物流、特種等施工作業場景常受限于困難環境和惡劣氣候。未來，部署方便、泛化能力強，能與人類良好配合的機器人，則將有望減輕人類勞動強度、擴大作業場景邊界、提升效率與作業品質。

這是小工匠創始人蔣劍所構想的機器人未來：在AI化藍海中，所有工業設備都值得被重做一遍。

但他也表示，要實現這樣的未來，需解決兩個核心問題：第一，在通過AI構建聰明大腦的同時，如何用工程機械和運動控制學來鑄造強健的“身體”；第二，則是一個智能產品如何平衡技術性能與成本，從而實現大批量的商業化落地。

蔣劍給出的解題方案是全棧自研。

從1961年，尤尼梅特（Unimate）機器人在通用汽車裝配線上開始工作算起，機器人產業已發展了超60年，在工程機械和運動控制方面形成了深厚的技術積累。伺服系統開發、減速器和運動控制算法被稱之為機器人行業三大核心部件，并被國際企業長期壟斷。近十年，中國企業從細分領域國產化突破，并取得顯著成果。

2018年才進入機器人行業的小工匠，基于創始人此前的技術積累，在六年間建立起伺服驅動開發、擺線（次擺線）齒輪擬合設計和專用無框伺服電機設計的機器人關鍵技術全棧自研能力。

蔣劍認為，機器人行業是高度場景化的產品，每個應用場景對機器人的性能和價格需求都高度差異化，需要嚴格適配、定制化開發。通過從關鍵技術到生產工藝的全棧自研，小工匠能夠提供關節自定義，即根據客戶應用場景所需的速度、精度、載荷，求解出最合適的關節構型和組合方案搭建出相應的機器人，并實現合理的價格。

“過去有人詬病我做全棧產品開發，模式不聚焦。但如果這個東西不能全棧做出來，就無法達到商業化要求的成本線，而且開發迭代也受供應商限制。”

以RV減速器為例，在達到±0.02毫米高精度的情況下，小工匠的RV減速器成本僅為同性能行業平均水平的50%。由此，這一過去受限于價格，只能用在“刀刃”上的高精度減速器可被用在更多場景當中，拓展機器人的工作種類和范圍。

小工匠開發的另一款激光焊接機器人臺架原型機便采用自研的RV減速器，其能夠通過人類手勢和語言提示理解焊接要求，CCD工業視覺模組，結合深度學習算法識別焊縫位置，支持編程設定激光功率隨時間或距離變化，實現復雜焊接工藝，整體動態性能穩定，軌跡精度高。

正向開發，造能商業閉環的機器人

“平價才是商業化的王道”，在蔣劍看來，中國機器人“身體”產業有望重復“手槍鉆的故事”。

早在十多年前，國內手槍鉆普遍來自均價千元的國際品牌。但隨著國產廠商正向開發、優化工藝，規模降本后200-300元的手槍鉆在市場上完全實現國產替代。“機器人就是這樣的十倍關系。現在很多項目從技術上高大上，但往往難以滿足大規模商用的成本要求。我們可以通過正向開發大幅降本，讓機器人能真正應用到生產、生活當中。”

以RV減速器為例。減速器決定著關節性能優劣，而關節則決定機器人的運動能力。RV減速器作為高性能減速器，具有精度高、壽命長、力量大、抗沖擊能力強等優勢，但受限于價格，只能被應用在作業空間充裕、單位產值高的場景。國際廠商的RV減速器主要用于機器人的基座、腰部、大臂和肩部等重負載關節，六軸機器人大多僅在根部采用兩個RV減速器，上面使用3-4個相對便宜的諧波減速器。

高價是由于RV減速器獨特的傳動模式。

RV減速器采用擺線針輪減速，通過特殊的“等速機構”，將擺線輪的擺動運動轉化為低速、大扭矩的旋轉輸出。相比行星、多級齒輪、諧波等傳動方式，擺線針輪傳動具有極高的多齒同時嚙合特性（理論上50%的齒同時接觸，諧波減速器則是30%），是RV減速器實現超高精度、高剛性、零背隙（極小背隙）的關鍵。

但高比例的多齒同時嚙合依賴擺線齒形的微米級高精度磨削，過約束結構要求零誤差配合的裝配工藝，以及軸承抗沖擊設計，機床和工藝設計都耗資不菲，也由此大幅推高了RV減速器的成本，以及整體關節成本。

小工匠已掌握擺線(次擺線)齒輪擬合線設計能力，通過正向開發RV減速器、行星減速器，將產品和生產工藝進行一體化設計，有效實現性能和成本之間的平衡。從結果來看，小工匠自研的RV減速器可達成±0.02毫米的高精度，重量僅500克，成本僅為同性能RV減速器行業平均水平的50%。

更輕，更便宜的RV減速器，讓背包式機器人成為可能。一方面，一個僅一公斤重的輕量化關節，讓RV減速器類關節擺脫了大自重、大體積的限制，布置更為方便，甚至可以便攜；另一方面，高精度的RV減速器類關節，也能夠滿足各類對精度要求高的場景需求。

更重要的是成本。RV減速器外，小工匠還具備伺服驅動開發能力，在硬件上能夠基于各種MCU開發緊湊、高效的驅動器；在軟件上，小工匠基于自身的運動控制算法能力，已封裝多個機器人原型機的底層功能，能夠提供基于ROS2（Robot operation system2 機器人控制系統2）的機器控制接口，使各類上層應用模型算法直接控制機器人。

同時，小工匠能夠自主設計專用伺服電機，在滿足性能的同時優化空間結構，改善散熱；對電機繞線、磁鐵、矽鋼沖片、外殼鋁壓鑄等方面有著豐富的供應鏈管理經驗。

從運動控制算法到伺服系統，從RV減速器、電機，到高度集成的關節設計，小工匠掌握了機器人身體骨骼、肌肉、神經網絡全棧關鍵技術，使其能夠從最細顆粒度考慮，正向開發滿足各類應用場景實際需求的具身智能產品，并在性能和成本之間找到那條關鍵的平衡紅線，為復制“手槍鉆的故事”提供可能。

蔣 劍，用第一性原理制造機器人

“我是工藝派”。

如今，在具身智能產業第二輪爆發中，有從大模型等“思想”出發向下發展“身體”的軟件派，也有從零件等“身體”出發向上發展“思想”的工藝派，蔣劍便是其中之一。

畢業于中科大精密機械及精密儀器專業的蔣劍少年成名，在“首屆全國大學生機器人電視大賽（ROBOCON）”中，擔任中科大一、二隊方案總設計，分獲冠亞軍。

此后，蔣劍不再出現于公眾媒體中，卻默默帶領團隊創造了多個領域的“隱形冠軍”：

他帶領團隊自主設計商用車耐高溫無刷散熱風扇，打破國外壟斷，拿下柳工、三一重工等大客戶，國內市占率第一；攻克氫燃料反應堆散熱難題，使之成為國內氫燃料散熱第一品牌，市占率45%以上。

他創立公司，先是通過工藝優化，為通信基站零部件隔離器/環形器的殼體加工提效數倍，獲得客戶高度認可，在此細分領域成為全球供貨量最大的供應商；又攻克5G環形器項目智能制造的各種難關，攻堅關鍵原材料的研發，成為該類產品華為最大供應商。

深厚的基礎科學學術背景，和15年以上的機加工一線設計經驗，塑造了蔣劍以“第一性原理”出發的工程師思維：“原理你理解了，能把整個結構用數據公式表達出來，這個地方需要多少力、多少速度，就能把想要的做出來。”

蔣劍給出了一個加工刀具降本增效的案例。通信基站零件隔離器/環形器殼體的尺寸精度都在0.05mm以內，需要精密加工，鎢鋼銑刀則是重要的加工刀具。蔣劍前公司接到客戶降本增效的需求后，通過精進刀路程序，刀損下降30%，且速度提升200%；改變傳統加工工藝，使得固定資產投入只需要友商的1/3；優化結構設計，進一步增加了客戶粘性，最終成為了該品類全球最大的供應商。

究其原因，蔣劍拋棄機加工產業倚重手感和經驗的“老師傅模式”，從鎢鋼的物理特性出發，基于其線速度、受抗彎程度等所有相關數據進行全局受力分析，找到所有可能導致刀損的點位，通過降速或換位的方式降低其負荷，提升耐受性，最終集成出讓每一個節點都發揮到極致且不會過載的工藝流程。

“把要素拆解出來，最后用數學的方法去解它”。在蔣劍看來，制造能夠商業閉環的機器人，“僅”需要兩步：

一是正向開發，從數學、物理的第一性原理出發去重新架構這個產品；

二是從工藝角度，將產品設計與制造工藝同步考慮，在設計每一個點或面時同步考慮加工設備、工序流程等工藝問題。

通過物理、數學等基礎學科和制造工藝等工程實踐的協同，構建出基于場景需求，功能、性能和成本平衡的復雜系統。

蔣劍和小工匠用實踐證明，回歸第一性原理進行正向開發，堅持全棧自研掌握核心關鍵技術，是破解機器人商業化難題的核心路徑。前者確保了產品設計與制造工藝在物理和數學原理上的最優解，從根源上實現性能與成本的平衡；后者則打破了關鍵部件的外部依賴和成本瓶頸，賦予了產品定義的高度靈活性與成本競爭力。這兩者相輔相成，為機器人打造出可行的商業閉環。讓機器人像“手槍鉆”一樣普及，真正融入各行各業，正變得清晰而可期。