“出圈”的人形機器人正加速迭代進化
■本報記者 沈湫莎
日前舉(ju) 行的第十二屆中意創新合作周上,中國電子科技集團公司第二十一研究所與(yu) 意大利技術研究院簽訂了關(guan) 於(yu) 共建機器人國際聯合實驗室的戰略合作協議。根據協議,雙方將圍繞人形機器人及相關(guan) 技術聯合攻關(guan) ,實現核心關(guan) 鍵技術的突破,並圍繞搶險救災等應用場景需求共同研製新一代人形機器人。
這不是中國電科21所人形機器人研發“朋友圈”的第一位合作夥(huo) 伴。11月22日,該所發布首款人形機器人,並與(yu) 上海交通大學元知機器人研究院達成戰略合作協議。而自3年前向人形機器人領域進軍(jun) 以來,其合作夥(huo) 伴已覆蓋國內(nei) 外20多家高校、科研機構和企業(ye) 。
今年以來,人形機器人發展進入快車道,業(ye) 內(nei) 預測未來人形機器人的需求量有望超過智能汽車。位於(yu) 張江科學城未來公園的上海科技創新成果展上,一批申城研發的人形機器人悉數亮相,炫酷“出圈”。通過深耕底層技術,壯大“朋友圈”力量,人形機器人這一機器人品類中公認最複雜的產(chan) 品形態,將逐步走向成熟並實現量產(chan) ,最終走入現實生活、走進萬(wan) 千家庭。
正如傅利葉智能科技有限公司董事長兼首席執行官顧捷所說,“就像20年前,大家不會(hui) 想到現在的手機就是一塊觸摸屏。人形機器人會(hui) 發展成什麽(me) 樣,沒人知道。未來的人形機器人不但有視覺和聽覺,還可能會(hui) 有觸覺。迭代進化的過程需要大量投入,也需要時間。”
向機器人產(chan) 業(ye) 最高峰挺進
從(cong) 機械臂、外骨骼機器人、四足機器人到人形機器人,這是一座難度係數逐級攀升的機器人產(chan) 業(ye) “登山路徑”。為(wei) 何人形機器人被譽為(wei) 最難攻克的一座高峰?原因是它既要“大腦發達”,又要“心靈手巧”。
中國電科21所機器人工程中心副主任範春輝說:“人形機器人要識別精準、感知力強,‘大腦’感知到的信息轉化為(wei) 信號傳(chuan) 遞給‘四肢’時,腦與(yu) 手的協調性要好,還要跳得高、抓得住、走得穩。”
通過一組數字即可感知其中難度:機械外骨骼的關(guan) 節數量是4個(ge) ,四足機器人是12個(ge) ,而人形機器人的關(guan) 節數量在30個(ge) 上下;如果再加一雙巧手,則還要加上10至16個(ge) 關(guan) 節。要讓這麽(me) 多關(guan) 節協作配合、絲(si) 滑運動,難度可想而知。
作為(wei) 國家戰略科技力量,中國電科21所長期從(cong) 事微特電機的研發、試製、生產(chan) 和檢測。2018年,該所成立特種機器人國家重點實驗室,陸續開發了協作機器人、四足機器人及外骨骼機器人等產(chan) 品,建立起微特電機及組件、機器人本體(ti) 及核心部件兩(liang) 大主業(ye) 體(ti) 係。
中國電科21所機器人工程中心工程師蔣誌勇介紹,2020年初中心開始向機器人工業(ye) “皇冠上的明珠”——人形機器人進軍(jun) 。作為(wei) 當下最複雜的機器人,人形機器人對視覺識別、運動控製算法、關(guan) 節協調等都提出了更高要求。
不久前,中國電科21所首款人形機器人亮相。它身高162厘米,體(ti) 重60千克,擁有39個(ge) 自由度(包括手指關(guan) 節),單臂最大負載5千克,雙臂最大負載10千克,最快行走速度可達5千米/時。目前,該機器人已可完成拿水杯、搬箱子等靈巧操作,還具備敏捷避障能力,能夠在斜坡、碎石地、草地等非平整路麵穩定行走。
“大長腿”將是人形機器人標配
從(cong) 外形上看,中國電科21所推出的首款人形機器人還有點“矮胖”,主要是腿比較短。而隨著身高的增加,人形機器人的研製難度也不斷攀升。
蔣誌勇告訴記者,五六十厘米與(yu) 一米三以上的人形機器人聽起來差別不大,但研發難度有質的飛躍。“小型機器人重心相對更低,依靠大腳底板就可以基本保持穩定。一旦機器人變高,它的結構和控製方法就不一樣了,在運動控製算法、材料使用上大有講究。”他說。
然而,兩(liang) 個(ge) 因素決(jue) 定了人形機器人研發一定要與(yu) 人相似。範春輝說,一方麵,相似體(ti) 形對環境的感知是相似的,這有助於(yu) 機器作出與(yu) 人相似的智能決(jue) 策;另一方麵,人們(men) 希望人形機器人能夠“無縫”進入人類世界,而無需改變環境參數。
目前,大多數滬產(chan) 人形機器人身高在1.65米左右。比如由傅利葉智能研發的擁有54個(ge) 自由度的GR-1身高1.65米,達闥的人形雙足機器人“七仙女”身高1.65米,由“華為(wei) 天才少年”彭誌輝領軍(jun) 研發的“遠征A1”身高1.75米。
最新加入中國電科21所機器人研發“朋友圈”的意大利技術研究院,則已推出了身高1.9米的“Walk-Man(行走的人)”,這個(ge) “大高個(ge) 兒(er) ”在模擬火災的環境下,可成功穿越障礙物進入人類無法到達的火災現場,找到滅火器並打開它噴出幹冰滅火。隨著機器人國際聯合實驗室的組建,21所人形機器人也將向“大長腿”迭代進化,走路也會(hui) 變得更加輕盈。
人形機器人更廣闊的市場在家庭
經過多年積累和發展,機器人已深深融入上海的工業(ye) 血脈。據統計,上海工業(ye) 機器人密度達260台/萬(wan) 人,是國際平均水平的兩(liang) 倍。除了搶險救災、工業(ye) 流水線等應用場景,人形機器人更廣闊的市場在家庭,其遠期市場需求量將遠高於(yu) 目前的工業(ye) 機器人。
工信部等部委印發的《“十四五”機器人產(chan) 業(ye) 發展規劃》《人形機器人創新發展指導意見》等文件提出,到2025年,我國人形機器人創新體(ti) 係初步建立;整機產(chan) 品達到國際先進水平,並實現批量生產(chan) ;瞄準全球機器人技術創新策源地、高端製造集聚地和集成應用新高地,培育2—3家有全球影響力的生態型企業(ye) 和一批專(zhuan) 精特新中小企業(ye) ,打造2—3個(ge) 產(chan) 業(ye) 發展集聚區,孕育開拓一批新業(ye) 務、新模式、新業(ye) 態。
顧捷表示,通用人形機器人將逐漸成為(wei) 行業(ye) 主流。基於(yu) 公司在康複領域的多年耕耘,GR-1人形機器人將率先在康複陪護等民生場景中應用,目前該款機器人已經實現小批量交付。未來,部署人工智能大模型、運動能力強的人形機器人有望從(cong) 事家政服務、養(yang) 老陪護、教育、醫療、設施巡檢、搶險救災等各種工作。由於(yu) “大腦”發達,它們(men) 能理解自然語言指令,與(yu) 人類很好地溝通;由於(yu) 體(ti) 形接近人類,它們(men) 視野開闊、會(hui) 用工具,在很多場景下將成為(wei) 人類替身。
“遠征A1”則直接瞄準了家用機器人市場。該人形機器人融合了各種先進的本體(ti) 控製、感知、認知和決(jue) 策等智能技術,並基於(yu) 當前AI領域前沿的大語言模型,以及其自研的視覺控製模型,進行了一係列創新。
目前,包括洛桑聯邦理工學院、意大利RoboSuits公司、Wearable機器人公司等在內(nei) 的國際知名機構陸續加入中國電科21所領銜的機器人研發“朋友圈”。範春輝透露:“我們(men) 的機器人大樓內(nei) 將建設一條人形機器人中試生產(chan) 線,預計2025年完工,歡迎機器人企業(ye) 來用。”
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