宇树机器人深度解析：Z1灵巧机械臂篇

人形机器人在AI浪潮的加持下，正在以我们肉眼可见的速度，快速扩张，有朋友讲，这个是泡沫的前兆，我们反问，如果没有泡沫，大家咋能赚钱呢？

本周约见一个智驾的老友与机器人领域的朋友聊天，大家回顾智能驾驶的发展历程，再展望具身智能的发展，有几分相似，又有几分不同！

智驾是高举高打，有汽车工业与交通体系作为底座，大产业，入局门槛高，人才+软硬件+车厂资质等，同时又是一个长周期，超级耐心的赛道，场景复杂！

具身智能呢？创业公司总量高，场景分散，小团队众多，大家有点千军万马过独木桥的意思，大家在不同场景里面进行试探，突围，有点移动互联网的意思！就像当年做app一样！

相同点，都是基于AI，大数据延伸的行业，不同点，一个是以汽车为载体发展，一个是以场景为载体发展！你是否认同呢？

言归正传，今天与杭州机器人专家一起介绍宇树科技的Z1机械臂，从原理，参数，竞品分析，产业链分析详细介绍！

在此感谢杭州机器人专家对本文的支持！

◆Z１机械臂概述◆

Z1机械臂作为宇树科技近期推出的重要产品，集成了6轴、谐波传动、力控技术等先进技术，展现出极高的灵巧性。

灵巧机械臂Z1（图片来源：宇树科技官网）

这款机械臂不仅适用于搭载在移动机器人平台完成抓取等任务，还能与四足机器人、轮式或履带机器人等协同工作，探索如电力巡检、消防救援、电商物流、新消费、日常生活等各种应用场景。同时Z1 灵巧机械臂具有开放性的程序接口和拓展接口，机械臂末端可快速换装不同执行器，能够用于电商物流、新消费、日常生活等多种场景；可与Unitree的Aliengo或B1等四足或其他移动机器人一起写协同完成复杂任务。

◆Z１机械臂原理◆

（一）结构设计

1. 模块化设计

Z1机械臂的关节采用了高度模块化的设计，整机共设有8个关节单元，且所有关节单元均采用了完全一致的设计。这种设计极大地降低了整机的制造成本及生产复杂度，提高了生产效率和产品质量。

关节模组（图片来源：宇树科技官网）

每个关节单元都集成了减速机、电机、编码器、驱动等关键部件，形成了紧凑、高效的动力传输系统。

2. 谐波传动技术

Z1机械臂采用了谐波传动技术，这是其实现高精度、高效率动力传输的关键。

谐波传动是一种利用波发生器的弹性变形来使柔轮产生可控的弹性变形波，从而引起刚轮与柔轮齿间相对错齿来传递运动和动力的传动方式。

相比传统的齿轮传动，谐波传动具有传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、运动平稳等优点。

在Z1机械臂中，谐波传动技术使得关节单元能够在有限的体积内实现大扭矩输出，同时保证了传动的精度和稳定性。

3. 双电机并联关节设计

为了提高机械臂的负载能力，Z1机械臂在负载较大的关节上采用了双电机并联的设计。

这种设计使得整机关节的负载能够均衡分配，提高了机械臂的承载能力和稳定性。

双电机并联关节的设计还使得机械臂在运动时能够更加灵活和精准，能够更好地适应各种复杂的工作环境。

（二）控制技术

1. 力控技术

Z1机械臂集成了力控技术，能够实现对接触力的精确控制。这种技术使得机械臂在抓取物体时能够更加轻柔、稳定，避免对物体造成损伤。

力控技术还使得机械臂能够更好地适应各种复杂的工作环境，如处理易碎物品、进行精细操作等。

2. 拖拽示教功能

Z1机械臂支持拖拽示教功能，用户可以通过手动拖动机械臂末端执行器来示教机械臂的运动轨迹。这种功能使得机械臂的编程和操作变得更加简单、直观。

拖拽示教功能还使得机械臂能够更好地适应各种复杂的工作环境，如处理不规则形状的物体、进行非结构化环境中的操作等。

3. 碰撞保护功能

Z1机械臂还具备碰撞保护功能，能够在发生碰撞时自动停止运动，避免对机械臂或周围环境造成损伤。这种功能提高了机械臂的安全性和可靠性。

◆Z1机械臂参数◆

（一）基本参数

基本参数（图片来源：宇树科技官网）

根据上图，可以重点看一下以下几个参数，此机械臂已经跻身市场top3。

自由度：6轴，这是机械臂实现复杂运动的基础。自重：约4.3公斤（具体数值可能因不同型号或配置而有所差异），在保证足够负载能力的同时，实现了轻量化设计。负载能力：能够承载2公斤以上的负载，满足大多数应用场景的需求。最大臂展：达到0.7米，使得机械臂能够在较大的工作空间内进行操作。重复定位精度：高达0.1mm以下，保证了机械臂在重复操作时的精度和稳定性。

（二）关节参数

关节参数（图片来源：宇树科技官网）

关节1（J1）：运动范围为±150°，最大速度为180°/s，这是机械臂实现大范围运动的关键关节。关节2（J2）：运动范围为0-180°，最大速度为180°/s。由于采用了双电机并联的设计，该关节的负载能力得到了显著提升。关节3（J3）：运动范围为-165°-0°，最大速度为180°/s，该关节的灵活运动使得机械臂能够更好地适应各种复杂的工作环境。关节4（J4）：运动范围为±80°，最大速度为180°/s，该关节的精确控制对于实现机械臂的精细操作至关重要。关节5（J5）：运动范围为±85°，最大速度为180°/s，该关节与关节4协同工作，共同实现机械臂末端的精确定位。运动范围为±160°，最大速度为180°/s，该关节是机械臂末端执行器的直接驱动关节，其性能直接影响到机械臂的操作精度和稳定性。

（三）坐标系设置：

坐标系（图片来源：宇树科技官网）

此机械臂的坐标系设置主要包括两个关键部分：世界坐标系和Gripper坐标系。

世界坐标系

这是机械臂操作的全局参考框架，用于确定机械臂及其末端执行器（如抓手）在三维空间中的绝对位置和方向。

世界坐标系的原点通常标记为"X"、"Y"、"Z"，分别代表三个坐标轴的方向。这些轴定义了机械臂操作空间的基本方向。

Gripper坐标系

Gripper坐标系是固定在机械臂末端执行器上的局部参考框架。

它用于描述末端执行器上各点在操作过程中的相对位置和姿态。这对于精确控制抓取和操作物体至关重要。

在Gripper坐标系中，x轴正移表示夹持器沿x轴方向向前移动；

y轴正移表示夹持器沿y轴方向向前移动；

z轴正移则表示夹持器沿z轴方向移动。而z轴正转则表示夹持器绕z轴旋转。

通过这两个坐标系的结合使用，机械臂能够实现在三维空间中的精确定位和操作。

例如，在抓取物体时，可以先通过世界坐标系确定物体的绝对位置，然后通过Gripper坐标系调整末端执行器的姿态和位置，以确保精确抓取。

◆Z1机械臂竞品对比◆

（一）与工业协作机器人的对比

1. 价格方面

工业协作机器人通常价格高昂，动辄数十万甚至上百万。而Z1机械臂以其亲民的价格（定价可低至1.6万元）在市场上脱颖而出。

这使得Z1机械臂在中小企业、教育市场等领域具有更强的竞争力。

2. 应用场景方面

工业协作机器人主要应用于工业自动化生产线等场景，需要与人类工人进行紧密协作。

而Z1机械臂则更加灵活多样，不仅适用于工业自动化场景，还能与移动机器人等平台协同工作，探索更多元化的应用场景。

3. 灵活性方面

工业协作机器人虽然具有一定的灵活性，但受限于其结构和控制算法等因素，难以实现像Z1机械臂那样的高精度、高效率操作。

Z1机械臂通过采用谐波传动技术、力控技术等先进技术，实现了更加灵活和精准的操作。

4. 负载能力方面

工业协作机器人通常具有较大的负载能力，但这也导致其体积庞大、重量较重。

而Z1机械臂在保持足够负载能力的同时，实现了轻量化设计，使得其更加适用于移动机器人等平台。

（二）与其他移动机器人机械臂的对比

1. 结构设计方面

市场上其他移动机器人机械臂在结构设计上往往采用较为传统的方案，如采用齿轮传动、串联式关节设计等。

而Z1机械臂则采用了模块化、谐波传动、双电机并联关节等创新设计，使得其在结构紧凑性、传动效率、负载能力等方面具有显著优势。

2. 控制算法方面

Z1机械臂集成了先进的力控技术和拖拽示教功能等控制算法，使得其在操作精度、灵活性、易用性等方面表现出色。

而其他移动机器人机械臂在控制算法上往往较为简单或缺乏创新，难以满足复杂应用场景的需求。

3. 性价比方面

在保证高性能的同时，Z1机械臂还以亲民的价格吸引了大量用户。与其他价格高昂的移动机器人机械臂相比，Z1机械臂在性价比方面具有明显的优势。

这使得其更加适用于中小企业、教育市场等领域，推动了移动机器人技术的普及和应用。

◆机械臂市场产品分析◆

1. 遨博（AUBO）i5协作机器人

遨博的i5协作机器人是一款6自由度的机械臂，其设计紧凑轻量，自重仅为7.5公斤，但负载能力却达到了5公斤。最大臂展为750毫米，能够满足大多数作业空间的需求。

遨博的i5协作机器人（图片来源：网络）

重复定位精度高达0.05毫米，确保了作业的准确性和稳定性。这款机械臂支持力控和视觉引导，易于编程和集成，是工业自动化领域的得力助手，特别适用于需要人机协作的场景。

2. 新松（SIASUN）七轴协作机器人

新松的七轴协作机器人以其7自由度的设计脱颖而出，提供了极高的灵活性和作业范围。自重8公斤，负载能力同样为5公斤，但最大臂展延长至1000毫米，使得它在更广阔的空间内也能游刃有余。

新松（SIASUN）七轴协作机器人（图片来源：网络）

重复定位精度更是达到了0.02毫米，满足了高精度作业的要求。这款机械臂支持多种通讯协议和编程语言，适用于精密装配、检测以及复杂作业环境。

3. 节卡（JAKA）Zu系列协作机器人

节卡的Zu系列协作机器人也是一款6自由度的机械臂，自重7.5公斤，负载能力5公斤，最大臂展750毫米，重复定位精度0.02毫米。它采用了轻量化设计，特别适合狭小空间作业。

节卡（JAKA）Zu系列协作机器人（图片来源：网络）

同时，它支持拖拽示教和视觉引导，使得操作更加直观简便。易于安装和部署，性价比高，是中小企业自动化升级的理想选择。

4. 发那科（FANUC）CR-7iA协作机器人

发那科的CR-7iA协作机器人作为知名品牌的代表，技术领先，性能卓越。它同样是一款6自由度的机械臂，自重7.5公斤，负载能力5公斤，最大臂展750毫米，重复定位精度0.05毫米。

发那科（FANUC）CR-7iA协作机器人（图片来源：网络）

这款机械臂支持力控和视觉系统，能够应对多种工业应用场景。其稳定的性能和可靠的品质，使得它在工业自动化领域享有盛誉。

5. ABB YuMi协作机器人

ABB的YuMi协作机器人以其双臂设计而著称，总重25公斤（双臂），但单臂负载能力却达到了0.5公斤，单臂最大臂展500毫米，重复定位精度0.02毫米。

ABB YuMi协作机器人（图片来源：网络）

这款机械臂灵活性极高，能够完成复杂的双臂协同作业。同时，它安全性好，具备碰撞检测和停止功能，是人与机器人协作的理想选择，特别适用于精密装配和检测等应用场景。

6. 安川电机（Yaskawa）Motoman HC10协作机器人

安川电机的Motoman HC10协作机器人也是一款紧凑轻量的6自由度机械臂。它自重7.5公斤，负载能力5公斤，最大臂展750毫米，重复定位精度0.02毫米。

安川电机（Yaskawa）Motoman HC10协作机器人（图片来源：网络）

这款机械臂支持力控和视觉引导，能够灵活应对各种作业需求。易于编程和集成，使得它在工业自动化领域得到了广泛应用。

7. 库卡（KUKA）LBR iiwa协作机器人

库卡的LBR iiwa协作机器人以其7自由度和灵敏度极高而备受瞩目。它自重14公斤，但负载能力却达到了7公斤，最大臂展800毫米，满足了更广泛作业需求。

库卡（KUKA）LBR iiwa协作机器人（图片来源：网络）

重复定位精度0.05毫米，确保了作业的精确性。这款机械臂适合精密作业，支持力控和视觉引导，易于编程和集成。其技术成熟可靠，是自动化生产线的优选之一。

8. 史陶比尔（Staubli）TX2协作机器人

史陶比尔的TX2协作机器人同样是一款6自由度的机械臂。它自重7.5公斤，负载能力5公斤，最大臂展750毫米，重复定位精度0.05毫米。

史陶比尔（Staubli）TX2协作机器人（图片来源：网络）

这款机械臂以高精度、高速运动能力强而著称，能够迅速完成各种作业任务。同时，它支持力控和视觉引导，易于编程和集成，使得它在工业自动化领域具有广泛的应用前景。

◆市场分析及产业链◆

中商产业研究院分析师预测，2024年中国机械臂市场规模将达193.4亿元。根据QYResearch最新调研报告显示，预计2029年全球全金属机械臂市场规模将达到575亿美元，未来几年年复合增长率CAGR为12.1%。

据不完全统计，目前，机械臂专利量件，其中，实用新型专利占比50.4%，发明公布专利占比30.6%，发明授权专利占比16.6%，外观设计专利占比2.3%。

全球机械臂市场前15强生产商排名及市场占有率如下图：目前6轴是最主要的细分产品，占据大约37%的份额；目前工业制造是最主要的需求来源，占据大约25%的份额。

小结：宇树科技作为当前市场的当红炸子鸡，最新的产品肯定会带来一波小高潮。同时在未来市场需求将持续增长，政策支持将进一步加强，市场竞争与合作也将推动技术进步和市场拓展。但是同时能不能从这些老牌厂商的手里抢到一杯羹，让我们拭目以待！