作为第二届世界人形机器人运动会官方唯一指定技术服务方,坤维科技携全场景力控方案护航“冰丝带”


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8月22日,第二届世界人形机器人运动会在国家速滑馆“冰丝带”正式开幕。本届赛事由北京市人民政府、中央广播电视总台、世界机器人合作组织、亚太机器人世界杯国际理事会联合主办,吸引六大洲16个国家666支队伍、2056台机器人参赛,赛项从首届26项增至51项,将在5天赛程内举行1301场比赛。作为全球首个以人形机器人为竞赛主体的国际综合性科技体育盛会,本届运动会涵盖竞技赛与场景赛两大类别,全面考验人形机器人在运动机能、协同智能及场景化服务领域的综合能力。
坤维科技作为本届运动会“官方唯一指定力控技术服务方”亮相,以覆盖“末端六维力感知+关节扭矩传感+运动生物力台”的全栈力控能力,为这场“体育+艺术+应用”全维度赛事提供底层技术支撑。


六维力传感器:从自由搏击到举重投壶,
“手感”决定胜负的关键
人形机器人需要应对的不仅是单一动作,而是奔跑、跳跃、抓举、投掷、精细操作等复杂的运动组合。坤维HRS人形系列六维力传感器专为人形机器人手腕、脚踝设计,以10mm的超薄尺寸与300%FS以上抗过载能力著称,完美适配人形机器人狭小关节空间的集成需求。全系列产品重复性精度优于0.1%FS,准度(含串扰)优于0.3%FS,核心指标超过国内同类产品。

在百米与跳远赛场上,机器人起跑爆发力监测、腾空姿态调整、落地瞬间数倍于体重的冲击载荷检测——HRS65-ET脚踝传感器厚度仅10mm,有效避免高速运动中“崴脚”风险。在举重项目中,机器人需要完成抓举、挺举等动作,HRS系列实时监测上肢发力曲线,判断动作是否平稳、发力是否充分,帮助控制系统在极限载荷下做出精准判断。在投壶项目中,源于中国传统射礼,考验精准力控和感知水平,传感器提供毫牛级力控精度,让机器人的手臂拥有“手感”,精确感知投掷瞬间的发力变化,确保箭矢精准入壶。在拔河项目中,多台机器人足底与地面的摩擦力、团队合力协同监测,HRS系列为战术调整提供实时数据依据。在乒乓球赛场上,球拍击球瞬间的力反馈需在毫秒级内完成采集与回传,HRS系列高采样频率精准捕捉每一次击球的瞬时力变化,实现精准回球与旋转控制。
HRS系列之所以能够胜任这些多样化的运动场景,源自坤维航天测试领域20余年的技术积淀。公司独创“结构解耦+算法解耦”双路径技术,将维间串扰误差控制在极低水平——串扰控制精度是行业平均水平的6-8倍。坤维还建有国内民营企业唯一的六维联合标校实验室,通过模拟真实使用场景的六维联合加载标定技术,经数千项网络参数迭代优化,使产品首次质检合格率达到99%以上。
目前HRS系列已批量供货优必选、智元、银河通用、小米等头部人形机器人企业。高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,坤维科技在面向头部人形机器人品牌的六维力传感器出货量位居第一梯队。
从百米冲刺的爆发力感知,到举重的极限载荷监测,从投壶的毫牛级力控,到拔河的团队协同——HRS人形系列六维力传感器正以航天级精度,定义人形机器人在竞技场上的“手感”上限。





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关节扭矩传感器:从“手感”到
“全身感知”,构建双力控闭环
关节是机器人完成一切动作的基础。百米冲刺需要膝关节大扭矩输出,举重需要肩关节承受极限载荷,拔河需要全身关节协同发力,乒乓球需要腕关节精准控制拍面角度。坤维关节扭矩传感器专为机器人一体化关节研发,采用中空轴或法兰式结构,直径覆盖34mm至146mm,可直接嵌入谐波减速器与电机之间。产品覆盖3 N·m至545 N·m多种量程,重复性精度优于0.05%FS,综合精度(含线性度、滞后)优于0.15%FS,零点温漂≤0.05%FS/10℃。内置基于深度学习的非线性补偿算法,系统可感知0.03%FS级别的微小力矩变化。全系标配IP65防护,安全过载200%FS,极限过载300%FS。
在产品型号上,坤维关节扭矩传感器构建了完整的选型谱系:KWR34N5(5 N·m,直径34mm,重量仅0.05kg)适用于微型关节;KWR43N10(10 N·m)适配小负载关节;KWR61N30(30 N·m)覆盖中型关节需求;KWR73N75(75 N·m)支持485通信输出;KWR80N100(100 N·m)工作温度范围-20℃+100℃;KWR90N80(80 N·m)支持CANFD通信,工作温度范围-40℃~+80℃;KWR106N150(150 N·m,直径106mm)重复性≤0.2%FS;KWR108N250(250 N·m)扭转刚度达393 kN·m/rad;KWR145N550(550 N·m)极限过载300%FS。
在抗偏载特性与结构设计上,坤维针对不同减速器安装方式提供差异化方案——对于杯形减速器,传感器通过交叉滚子轴承连接,使传感器在实际工作中仅承受扭矩,减少其他载荷对扭矩的串扰;对于礼帽型减速器,传感器外环连接减速器、内环连接负载,所有载荷均需经过传感器,对传感器的抗偏载特性提出更高要求。此外,坤维还建立了《扭矩传感器技术参数对接表》,涵盖额定载荷、过载要求(安全过载200%~300%FS、极限过载300%~500%FS)、重复性精度(优于0.3%FS以内)、综合准度(优于1%FS以内)及抗偏载特性五大核心指标。

自2023年起,坤维与头部关节模组厂商、人形机器人本体企业深度协同开发,已交付百余款定制方案。本届运动会新增的跳远、举重、拔河、乒乓球等高强度对抗项目,都是对机器人关节电机与实时感知能力的极限考验——而实时感知的前提,正是每个关节内部的扭矩传感器。
与末端六维力传感器协同,坤维构建起“末端力觉+关节感知”人形机器人双栈力控解决方案:六维力传感器负责手腕、脚踝等末端的精细力控与“手感”反馈,关节扭矩传感器负责肩、肘、髋、膝等关节内部的力矩实时感知,两者互补形成从末端到关节的完整力觉闭环。该方案已批量应用于优必选、智元、银河通用、小米等头部人形机器人企业,在举重、搏击、投壶等赛项中实战验证——每一次发力与感知的协同,都在验证这套双栈力控方案的实战价值。





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运动生物力台:从机器人赛场
到人类竞技场的“跨界赋能”
场景赛中“综合五项”赛将短跑竞速与场景任务深度融合——机器人要在百米赛道上边跑边完成灵巧操作、平稳传递、重物搬运等任务,对机器人在运动中的动态力平衡与全身协同提出综合要求。
坤维运动生物力台——数字化三维测力台,由四个高精度多维力传感器和铝制结构构成,搭载高性能数据采集系统,可精准测量X/Y/Z三轴力及力矩等动力学指标。产品覆盖多种型号:KWFP6050-5K(600mm×500mm,Fx/Fy最大量程2500N,Fz最大量程5000N,过载能力Fx/Fy达7500N、Fz达15000N);KWF8040-10K(800mm×400mm,Fx/Fy最大量程5000N,Fz最大量程10000N,过载能力Fx/Fy达15000N、Fz达30000N);KWF9060-10K(900mm×600mm,Fx/Fy最大量程5000N,Fz最大量程10000N);KWF1206-10K(1200mm×600mm,Fx/Fy最大量程5000N,Fz最大量程10000N)。全系精度≤0.3%FS,串扰≤0.5%FS,最大采样频率2400Hz,支持多台串联或并联连接,内置同步触发接口可与光学动作捕捉等第三方设备同步采集。

在机器人运动会现场,测力台可为跳远提供起跳瞬间爆发力测量与落地冲击力分析;为举重提供足底压力分布监测与重心偏移判断;为百米提供起步加速阶段的力-时间曲线分析;为拔河提供摩擦力与拉力实时数据采集。
在人类竞技体育与体育教学场景中,坤维测力台同样发挥关键作用。产品可应用于运动员选材、康复评估、体育科研和教学等领域。坤维六维力台曾亮相北京冬奥会备战,作为体育风洞试验的核心测力系统,用于测量运动员在不同风速中受到的空气动力学参数。本届运动会期间,坤维运动科技展台将同步展示三维测力台在运动表现评估与生物力学研究领域的成熟应用——从机器人赛场到人类竞技场,力控技术正在实现“跨界赋能”。

从“基本盘”到“新增量”,
坤维以全场景力控方案助力人形机器人
“更高、更快、更强”
六维力传感器是坤维的基本盘——依托航天测试领域20余年的技术沉淀,产品重复性精度优于0.1%FS,准度(含串扰)优于0.3%FS,核心指标超过国内同类产品。关节扭矩传感器是坤维的新增量——自2023年起与头部关节模组厂商、人形机器人本体企业深度协同开发,已交付百余款定制方案,到目前为止,可实现关节扭矩传感器30万台每年的产能。运动生物力台则是坤维将力控技术向体育、康复、教学等领域延伸的战略布局。
8月22日至26日,国家速滑馆“冰丝带”,第二届世界人形机器人运动会精彩上演。当机器人在举重台上稳稳举起杠铃、在百米赛道全力冲刺、在投壶区精准掷出箭矢时,每一次“手感”的背后,都离不开力觉感知技术的实时支撑。坤维科技诚邀各界伙伴莅临现场,共同见证力控技术如何助力人形机器人在竞技场上超越极限。
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