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(yīng)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(yīng)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(zé)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(fù)雜環(huán)境中靈活應(yīng)對。
500克的腦袋影響這么大？
“摔了多少次？沒有計算過。”當(dāng)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(dāng)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(fēng)暴”之后，研發(fā)團隊提出了一個大膽的設(shè)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(yīng)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(yīng)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(wù)”。這背后，離不開大灣區(qū)完善的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)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(yīng)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(dāng)?shù)貜姶蟮墓?yīng)鏈體系，每當(dāng)研發(fā)團隊遇到設(shè)備損壞的問題時，企業(yè)便能夠得到零部件供應(yīng)商的快速響應(yīng)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(yīng)鏈，使得企業(yè)不必過度依賴單一供應(yīng)商，并能夠根據(jù)實際情況調(diào)整更換供應(yīng)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。