Q&A
Q1: 它的单个机器人的腱绳或超高分子用料,我该如何确定合适的克数或根数?是否与灵活度、驱动个数有关?又该如何衡量?怎样给出大概范围来感知用量?
A1: 在确定单个机器人腱绳或超高分子用料的合适克数或根数时,需要综合多方面因素考量。首先,超高分子量聚乙烯有诸多特性,分子量通常在100万以上,最大可达1000万,具有耐磨性非常好(比金属和普通聚乙烯都好)、抗冲击性高(低温下抗冲击性也较好,在液氮区域即零下200度左右仍保持塑料的塑性)、自润滑性非常好(摩擦系数低,相当于冰雨和冰之间的摩擦,常用于轴承、滑雪板等)、化学稳定性很高(耐酸碱、有机溶剂、腐蚀性液体)、生物相容性好(常用于人体骨关节人工材料)以及比重轻(比重为0.93,比水轻,可浮于水面)等特点。
然而,由于机器人产业刚刚兴起,产量不大,在腱绳这块的用量目前大概在800G到一公斤,有扩大到两公斤的趋势。例如特斯拉第二代灵巧手,腱绳占成本约3000元人民币一双手,虽然看起来较多,但相较于整个机器人造价占比很小。这部分腱绳具有轻、细、强度高的特点。从用量发展来看,纤维用量相比最早可能增加20 - 30倍。
关于是否与灵活度、驱动个数有关,目前还难以确切判断,因为机器人应用尚未完全广泛,很多材料还有待考察。不过,在考虑用量时,可以从机器人的功能需求、结构设计以及成本等方面综合衡量,同时参考类似机器人产品的腱绳用量情况,以此给出大概的用量感知范围。
Q2: 为什么会提到超高分子量聚乙烯在生物相容性方面的应用?
A2: 提到超高分子量聚乙烯在生物相容性方面的应用,是因为这是超高分子量聚乙烯的一个重要特性。在介绍超高分子量聚乙烯的特性时,全面阐述其各个特性有助于更深入理解这种材料的性质和应用潜力。其生物相容性使得它在人体骨关节人工材料方面有广泛应用,这一特性与其他特性(如耐磨性、抗冲击性、自润滑性、化学稳定性、比重轻等)共同构成了超高分子量聚乙烯在多种领域应用的基础,包括在机器人腱绳方面的潜在应用等。
Q3: 什么是比强度?
A3: 比强度是指材料的强度除以密度。例如,在特种纤维中,超高分子量聚乙烯纤维的比强度较大。像钢的比强度相对较小,碳纤维比重较大,芳纶也有其自身特性。超高分子量聚乙烯纤维的这一特性(比强度大)使其能够应用在很多领域,这也是它在机器人腱绳等应用场景中具有优势的一个重要因素。
Q4: 您之前提到特斯拉双手腱绳价值约3000元人民币,是这样吗?
A4: 是的,之前提到特斯拉双手腱绳价值约为3000元人民币。按照800克或者一公斤这样的用量来看,这种材料的价格相对较贵。目前主要使用的是国外的材料,如荷兰农业(全世界第一家开始做超高纤维的)和美国的豪金维尔的纤维。在中国,应用还处于研究开发以及小试阶段,只有南山之上有市场供应,但由于商业机密,其供应量未知。
Q5: 南山之上已在市场供应,由于商业机密其供应量未知,我因公司为其合作厂家提供原料生产的催化剂而熟悉它,那它做防弹的高强度是否能满足机器人尤其是人形机器人的需求?中国为何不能完全应用?
A5: 南山之上做防弹的强度能达到4.0甚至4.5,从强度方面来看,满足机器人尤其是人形机器人的需求是绝对没有问题的。
中国不能完全应用的原因主要有以下几点:首先,中国的机器人产业刚刚起步,还未大规模发展。其次,从成本考虑,超高分子纤维价格较高,之前认为纤维大概一吨30万左右,但实际可能要百万左右,而常用的民用纤维价格便宜的约6万 - 12、13万左右每吨,国内做防弹的纤维如果用于国内约18 - 20万,出口到俄罗斯约三十几万以上。对于机器人用量少的情况,如果价格过低则没有商业意义,例如南山之上年产量3600吨,但机器人厂可能仅用几十公斤,所以价格需要卖得高些才有商业价值。另外,从机器人制造商角度来看,目前10万左右的机器人,3000元的腱绳成本相对来说不算高,他们更多考虑的是性能方面的要求而非成本。
Q6: 能否认为南山之上在国产厂商中显著领先?还有哪些国产厂商做得不错?
A6: 在国产厂商中,南山之上有其独特之处。它虽然成立较晚(21年建成),但在高端纤维领域产量较大,且基本不做民用产品。在机器人应用方面,目前已知南昌制造在使用南山之上的产品,虽然用量不大(估计100 - 200公斤),但目前是唯一在机器人方面有应用的国内厂商。
其他做得不错的国产厂商有老牌的北京的同一中、江苏的999、宁波大成、湖南的中泰,它们在纤维制造方面,造出的丝的纤维质量性能在国内拔尖。不过同一中目前还处于实验小试过程,尚未真正应用于机器人产品。
Q7: 除了腱绳以外,还有哪些超高材料?
A7: 除了腱绳,在机器人的滑动部件如轴承、衬套、耐磨垫片等方面也会用到超高材料。这些部件原本一般使用金属(如铁、铝等),但使用超高材料就不需要加润滑油,其自润滑性可满足需求。目前这部分的应用场景还在不断拓宽,随着对超高材料物理性能(如超高分子量聚乙烯的耐磨性、抗冲击性、自润滑性、化学稳定性、生物相容性、比重轻等特性)优势的进一步认识,其用量有望进一步放大。
















