球首次優(yōu)雅直膝行走、全球首例前空翻特技……我國人形機器人的“驚艷之舉”讓外界贊嘆不已
【中國制造業(yè)極限“探秘”④】從仿人步態(tài)到空翻騰躍,人形機器人如何突破“運動極限”?
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機器人直膝行走、空翻騰躍等動作融合了多個領(lǐng)域的尖端技術(shù),每一個動作細節(jié)的背后,都蘊含著極高的技術(shù)含量,這不僅充分展示了企業(yè)出色的創(chuàng)新研發(fā)實力,也引發(fā)了人們對未來機器人技術(shù)的無限遐想。
3月9日,一臺身高1.38米、體重40千克的人形機器人在廣東深圳人才公園奮力奔跑,穿行在運動人群中,引得不少行人紛紛拿出手機拍照記錄。
機器人開始與人類一起跑步?這令人頗感意外。
然而,這并非一場簡單的行為藝術(shù),而是深圳市眾擎機器人科技有限公司正在進行的機器人奔跑測試。相較步行而言,奔跑對機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器的響應速度、抗沖擊能力等方面提出了更高要求,尤其是在面對不同的地面狀況時,機器人必須依靠高精度傳感器實時調(diào)整自身姿勢,以確保穩(wěn)定著陸。
從仿人步態(tài),到空翻騰躍,再到奔跑自如……一段時間以來,該公司研發(fā)的機器人用越來越多的“驚艷之舉”讓外界贊嘆不已。
就在不久前,該公司研發(fā)團隊已突破了人形機器人運動能力“極限”——成功完成全球首例人形機器人前空翻,不僅展示了企業(yè)出色的創(chuàng)新研發(fā)實力,彰顯了機器人運動控制技術(shù)的飛躍,更引發(fā)了人們對未來機器人技術(shù)的無限遐想。
那么,人形機器人是如何完成高難度空翻動作的?另外,隨著機器人技術(shù)不斷迭代更新,其在實際應用中展現(xiàn)出越來越多的優(yōu)勢,在這個過程中,機器人企業(yè)又是如何突破關(guān)鍵核心技術(shù)的?
把整機重量控制到極致
輕輕按下遙控器按鈕,機器人猛然屈膝、蓄力,緊接著騰空而起,翻轉(zhuǎn)一圈后穩(wěn)穩(wěn)落地……實驗室里瞬間爆發(fā)出陣陣歡呼聲,研發(fā)人員早已按捺不住內(nèi)心的喜悅和激動。
“這一躍,不只是一個動作的完成,更是人形機器人運動極限的突破。”回想起2月下旬這一幕,眾擎機器人科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼市場負責人姚淇元依然激動不已。
空翻,這個看似簡單卻極具挑戰(zhàn)性的動作,實則融合了多個領(lǐng)域的尖端技術(shù),每一個動作細節(jié)的背后,都蘊含著極高的技術(shù)含量。
“相較于后空翻,前空翻對機器人的爆發(fā)力、控制精度要求更高,研發(fā)的關(guān)鍵在于減輕整機重量,實現(xiàn)輕量化與高性能的平衡。”眾擎機器人科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人任國穩(wěn)表示,研發(fā)團隊必須要確保機器人具備整機重量輕、關(guān)節(jié)爆發(fā)力強等特點,才有可能完成高難度空翻動作。
“關(guān)節(jié)重量占機器人整機重量近60%,是減重的核心。只有把關(guān)節(jié)的重量減下來,才能把整機的重量控制到極致。”任國穩(wěn)說,為了讓機器人更加靈活自如,研發(fā)團隊采用了自主研發(fā)的動力關(guān)節(jié)技術(shù)。
然而,攻克動力關(guān)節(jié)技術(shù)難題,絕非一朝一夕之功。憑借深厚的技術(shù)積累與不懈探索,眾擎已成為全球少數(shù)幾家同時具備三大類型高性能動力關(guān)節(jié)研發(fā)能力的人形機器人公司。
長期以來,機器人在行走時難以保持筆直的姿態(tài),彎腿、屈膝行走不僅讓機器人“機械味”十足,還會限制其運動表現(xiàn)。業(yè)內(nèi)普遍認為,人形機器人“站不直”的主要原因是其在機械結(jié)構(gòu)、傳感器性能等方面還存在諸多技術(shù)難題。
2024年10月,眾擎推出了全球首個采用優(yōu)雅直膝步態(tài)行走的人形機器人,徹底打破這一技術(shù)桎梏。研發(fā)團隊通過精準采集海量人體運動數(shù)據(jù),不斷提升機器人的擬人化程度,以確保其在多種復雜環(huán)境中靈活應對。
500克的腦袋影響這么大?
“摔了多少次?沒有計算過。”當被問及研發(fā)過程中機器人的摔倒次數(shù)時,姚淇元笑著打開了手機中保存的視頻:后仰、前撲、側(cè)翻……砰!金屬關(guān)節(jié)撞擊地板的聲音一次次響起。
視頻中,機器人在空中進行翻轉(zhuǎn),落地時卻以各種姿勢重重摔倒。
記者了解到,最初,能夠完成前空翻動作的機器人,是個“無頭戰(zhàn)士”。然而,當研發(fā)人員給機器人安裝上頭部時,問題出現(xiàn)了——機器人重心失衡,翻轉(zhuǎn)成功率大大下降。
“只是裝上500克的腦袋,影響怎么這么大?”面對新的困惑,團隊持續(xù)分析數(shù)據(jù)、優(yōu)化算法、調(diào)試參數(shù),卻始終找不到突破口。
原來,研發(fā)團隊一開始追求的,是一種近乎完美的“滿分策略”:機器人翻轉(zhuǎn)后必須精準落在原地,毫厘不差。然而,這一策略對機器人落地誤差的容忍度極低,一旦出現(xiàn)細小的偏差,機器人就有可能摔倒。
在經(jīng)歷了一場場“頭腦風暴”之后,研發(fā)團隊提出了一個大膽的設想:“為什么非要讓它原地落地?人類空翻落地后,也會往前走幾步,并不會硬生生停住。是不是該讓機器人更像人類?”
一次突發(fā)奇想就這樣給研發(fā)團隊打開了一扇通往新機遇的窗。
研發(fā)團隊最終決定“讓機器人落地后向前走兩步”。簡單來說,就是讓機器人落地后瞬間切換到行走模式,化解慣性沖擊,確保落地的穩(wěn)定性。
“以前,我們總是想讓機器人完美落地,其實沒必要讓機器人像跳水運動員那樣,翻轉(zhuǎn)得那么完美。如果允許它落地后往前走兩步,它可以通過調(diào)整姿勢穩(wěn)定落地,結(jié)果一樣能夠達到滿分。”姚淇元感慨道,突破思維局限,勇于嘗試創(chuàng)新方案,從而找到更有效的解決辦法,這也正是研發(fā)人員創(chuàng)新能力的體現(xiàn)。
備受矚目的機器人“天團”
在外界印象中,機器人在面對外界干擾時,反應往往較為遲緩,而眾擎研發(fā)團隊推出的人形機器人不僅在感知和人機互動方面的能力顯著增強,在結(jié)構(gòu)和功能上也更加接近人類。
成立于2023年的眾擎,是一家專注于通用智能機器人研發(fā)生產(chǎn)及行業(yè)場景解決方案的高科技企業(yè)。公司現(xiàn)有50余名員工,其中90%為研發(fā)人員,團隊成員大多擁有豐富的機器人研發(fā)經(jīng)驗。
“將人形機器人的運動能力做到極致后,今年下半年將逐漸增加智能化的內(nèi)容,讓機器人擁有更廣闊的應用空間。”公司總裁趙同陽說。
自成立以來,該公司已發(fā)布三款面向不同場景的人形機器人產(chǎn)品,并成功完成多項看似“不可能的任務”。這背后,離不開大灣區(qū)完善的產(chǎn)業(yè)供應鏈和濃厚的創(chuàng)新氛圍。
“測試中一旦有部件損壞,我們立刻聯(lián)系供應商,通常兩天內(nèi)就能收到替換件。”姚淇元說,在測試過程中,依托當?shù)貜姶蟮墓滙w系,每當研發(fā)團隊遇到設備損壞的問題時,企業(yè)便能夠得到零部件供應商的快速響應和支持。
近年來,深圳機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,一批企業(yè)憑借雄厚的研發(fā)實力和過硬的產(chǎn)品質(zhì)量迅速崛起,組成了備受矚目的深圳機器人“天團”。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,深圳已匯聚人工智能企業(yè)2600余家,機器人上市企業(yè)34家。
“穩(wěn)定、可靠、靈活的供應鏈,使得企業(yè)不必過度依賴單一供應商,并能夠根據(jù)實際情況調(diào)整更換供應商,這大幅提升了測試效率和研發(fā)進度。”姚淇元說。
對此,深圳市機器人協(xié)會秘書長畢亞雷深有同感。在他看來,深圳機器人產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)覆蓋從核心零部件到整機制造的各個環(huán)節(jié),產(chǎn)業(yè)鏈上下游已形成高效協(xié)同的創(chuàng)新生態(tài)。
“隨著技術(shù)的不斷成熟以及產(chǎn)業(yè)鏈的整合提速,機器人產(chǎn)品類型將更加豐富,功能也會更加強大,尤其是隨著商業(yè)化進程的加速,機器人將‘跑步’進入百姓生活。”畢亞雷說。