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    【能源廣角】人形機器人如何突破續(xù)航瓶頸

    中國經(jīng)濟網(wǎng)-《經(jīng)濟日報》 | 2025-04-03 14:08:22

    在最近舉行的2025中關村論壇年會上,人形機器人成為最靚的明星,它們活躍在迎賓、交流、主持、表演、服務等多個場景中,或揮手致意,或寫詩作畫,或演奏樂器。今年以來,在具身智能技術助力下,人形機器人加快迭代進化,并逐步拓展生產(chǎn)生活應用場景。當我們驚嘆于人形機器人帶來的變革時,少有人意識到:這些鋼鐵軀體背后正涌動著一條隱形的“生命線”——能源。當人形機器人走出科幻電影,誰來為它們充電“續(xù)命”?

    人形機器人是鋼鐵之軀,電能就是其流淌的血液。為機器人提供持久動力,目前存在兩種主要的能源供給方式:有纜和無纜。有纜方式下,機器人要通過傳輸能源的線路或者管道從電源站獲取能量。這種方式雖然穩(wěn)定,但也限制了機器人的移動范圍。無纜方式下,機器人通過自身攜帶或產(chǎn)生的能源來維持“生命”,這使得機器人活動范圍更加靈活。

    人形機器人通常采取后一種方式作為動力源,雖然獲得了更廣的活動空間,但續(xù)航能力卻大打折扣。人形機器人具有類似人的外觀和行為,能夠行走、跑步、跳躍、抓取和操作工具。相比仿生四足機器人,人形機器人需要性能更強大的電機、更多的機身自由度和更復雜的控制算法,這也意味著需要更多能量支撐。而且,隨著人形機器人功能不斷增加,如配置更高級的傳感器、更復雜的控制系統(tǒng)、數(shù)量更多的芯片等,能耗問題將進一步凸顯。

    機器人的“鋼鐵之軀”越強壯,“電力心臟”的負荷就越沉重。盡管我們在電動汽車領域已經(jīng)取得了一些突破,但人形機器人對電池的要求更為苛刻。人形機器人內部空間狹小,需要電池具備高能量密度;人形機器人動作頻繁,要求電池有高倍率放電能力,能快速提供大電流;人形機器人工作環(huán)境復雜多樣,要求電池必須擁有良好的環(huán)境適應性和較長的壽命。目前的電池技術在這些方面仍無法滿足未來人形機器人長時間、高負荷工作的要求。在實際應用中,無論是工廠中的物流搬運,還是家庭中的家務服務,機器人都需要頻繁地停下來充電。

    較為低下的工作效率顯然無法滿足人們對機器人的期待,電池的“電量焦慮”已成行業(yè)心病。如果說數(shù)據(jù)中心這類固定設施的高能耗問題可以依靠堆砌電力資源來解決,機器人的移動能源供給難題似乎更難攻克。人們通常認為,人工智能、機器視覺等技術是人形機器人發(fā)展的主要問題,但事實表明,電池續(xù)航能力才是制約人形機器人部署的更大瓶頸。

    如何給人形機器人提供充足穩(wěn)定的能量?電池技術突破是解決電力瓶頸的關鍵。一些科研機構和企業(yè)正在研究新型電池材料和技術,有望在不增加體積的情況下,顯著提高能量密度和充電速度。新型電池如果能夠成功應用于人形機器人,將大大延長其續(xù)航時間。除了電池材料的改進,電池管理系統(tǒng)也至關重要。通過智能化管理電池充放電,根據(jù)機器人工作狀態(tài)動態(tài)調整電池輸出功率,同樣可以提高電池使用壽命和效率。當然,如果我們可以加快充電速度,在充電量和工作時間之間找到平衡,單次續(xù)航時間的長短就沒有那么重要。如果再大膽想象一下:有一天我們給人形機器人裝上“液氫心臟”甚至“核能心臟”,續(xù)航問題就能更好地得到解決。

    人形機器人的機械動力也有優(yōu)化空間。采用更高效的電機和驅動系統(tǒng),可以減少能量損失。通過優(yōu)化機器人運動控制算法,使其動作更加流暢自然,也可以降低能耗。此外,還可以通過減輕人形機器人的重量來降低能耗。例如,采用輕量化材料制造機器人外殼和結構部件,不僅可提高機器人的靈活性,還可減少電池負擔。

    人形機器人的未來,充滿無限可能。電力瓶頸的突破,將是開啟這個未來的關鍵鑰匙。隨著補能技術不斷進步,機器人設計持續(xù)優(yōu)化,人形機器人有望“越走越遠”。(作者:王軼辰 來源:經(jīng)濟日報)

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