前不久，在一場商務(wù)論壇上，一出別開生面的京劇表演和一段氣勢豪邁的阿拉伯劍舞，贏得滿堂喝彩。這些動(dòng)作靈活的舞者，是一群人形機(jī)器人。來自中國達(dá)闥機(jī)器人股份有限公司（以下簡稱“達(dá)闥”）的機(jī)器人能以鋼鐵肢體展現(xiàn)出流暢動(dòng)作，離不開柔性關(guān)節(jié)技術(shù)的突破。
攻克柔性關(guān)節(jié)技術(shù)，機(jī)器人動(dòng)作精準(zhǔn)流暢
盡管對(duì)機(jī)器人的開發(fā)已超過半個(gè)世紀(jì)，但在遞一杯水、喂一口飯這樣的基本人類活動(dòng)上，機(jī)器人的動(dòng)作仍顯緩慢、笨拙。讓機(jī)器像人一樣活動(dòng)，是世界上不少機(jī)器人公司的目標(biāo)。其中，機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是技術(shù)難點(diǎn)。
“無論是在上班路上還是在健身房里，我們觀察人們的肩膀和胳膊，琢磨關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)力線。為突破瓶頸，公司的研發(fā)人員全身心地投入其中。”達(dá)闥創(chuàng)始人黃曉慶回憶，公司2015年成立后，在智能機(jī)器人硬件研發(fā)方面，首個(gè)目標(biāo)就是攻克柔性關(guān)節(jié)技術(shù)。
達(dá)闥研發(fā)人員張榮榮說：“以手為例，手上的關(guān)節(jié)最為集中，也最難仿造。人的隨機(jī)動(dòng)作，需要眾多關(guān)節(jié)協(xié)同完成，需要復(fù)雜而精密的自動(dòng)化控制。”
公司研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，人體關(guān)節(jié)在落地時(shí)具有很強(qiáng)的韌性特征。實(shí)現(xiàn)柔性，是否可以模擬膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)那些柔軟區(qū)間？沿著這個(gè)思路，研發(fā)人員認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)生物關(guān)節(jié)特性，需要有可變剛度的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。
這是一個(gè)“顛覆式”的思路，使用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的架構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)。
黃曉慶從智能手機(jī)研發(fā)的經(jīng)歷中獲得了靈感。智能手機(jī)芯片和屏幕在運(yùn)用中快速迭代，關(guān)節(jié)部件是否也可以在不斷智能迭代優(yōu)化中變得越來越輕巧可用？沿著這個(gè)思路，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將原本獨(dú)立的元器件集成，體積縮小到傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的1/10，像當(dāng)年芯片集成在一塊電路板上一樣。
通信、計(jì)算、傳感等技術(shù)被引入進(jìn)來，電子硬件、嵌套軟件和智能算法等被綜合運(yùn)用于其中。機(jī)器人一個(gè)簡單的動(dòng)作背后，蘊(yùn)藏了感知、決策、執(zhí)行的綜合能力。經(jīng)過不懈探索和試驗(yàn)，在多柔性關(guān)節(jié)智能協(xié)同之下，達(dá)闥生產(chǎn)的機(jī)器人動(dòng)作越來越精準(zhǔn)流暢。
把機(jī)器人“大腦”放在云端，提供更強(qiáng)大性能算力
2023年世界人工智能大會(huì)上，達(dá)闥結(jié)合多項(xiàng)人工智能技術(shù)的具身機(jī)器人“小姜”亮相，34個(gè)智能柔性關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)更流暢的傳感、運(yùn)算和決策反應(yīng)。它可以跟隨音樂靈活起舞，也能完成高難度的穿針引線。
達(dá)闥北京總部的展臺(tái)上擺滿了充滿機(jī)械感的關(guān)節(jié)，通過機(jī)器人的“骨架”，清晰可見仿生的肩、頸、肘、腕……黃曉慶介紹，團(tuán)隊(duì)在智能柔性關(guān)節(jié)領(lǐng)域不斷鉆研，通過將電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器，以及編碼器整合到一起，并不斷優(yōu)化電機(jī)與算法，配合機(jī)器人“大腦”，一步步拓展更豐富的功能和應(yīng)用場景。
智能柔性關(guān)節(jié)讓服務(wù)機(jī)器人在各類場景里更加實(shí)用，而把它們的“大腦”放在云端，讓關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理和智能運(yùn)算分布式部署，能提供更強(qiáng)大的性能算力，更便于智能升級(jí)。
制造業(yè)基礎(chǔ)給予有力支撐，新的生態(tài)鏈產(chǎn)業(yè)鏈正在培育
制造業(yè)的支撐，讓達(dá)闥的新技術(shù)快速產(chǎn)業(yè)化。依靠國內(nèi)較為成熟的制造業(yè)基礎(chǔ)，公司需要的更輕巧的電機(jī)很快被生產(chǎn)出來。成熟的精密制造產(chǎn)業(yè)，幫助公司提升了電機(jī)的穩(wěn)定性，達(dá)到更高輸出功率。
達(dá)闥智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地投產(chǎn)不到3年，已有超過100家機(jī)器人公司、科研院所用上了公司生產(chǎn)的各類機(jī)器人。通過智能柔性關(guān)節(jié)規(guī)?；麢C(jī)生產(chǎn)，這種機(jī)器人關(guān)鍵零件的成本已大大降低，2023年產(chǎn)能達(dá)40萬臺(tái)套。
新的生態(tài)鏈、產(chǎn)業(yè)鏈正在培育，目前已有數(shù)百家醫(yī)療企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和機(jī)器人廠商使用達(dá)闥的標(biāo)準(zhǔn)化模塊。達(dá)闥聯(lián)合創(chuàng)始人楊光華說，僅靠自身的創(chuàng)新能力和場景開發(fā)，后勁是有限的，必須協(xié)同“伙伴力量”構(gòu)建更完備的創(chuàng)新體系。數(shù)據(jù)顯示，目前公司已有超過300個(gè)應(yīng)用合作伙伴、100家設(shè)備合作伙伴，開放超過3000個(gè)機(jī)器人技能模型，創(chuàng)造超過3500個(gè)數(shù)字孿生地圖。
目前，達(dá)闥柔性機(jī)器人已廣泛應(yīng)用到一線的機(jī)械制造加工、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。制造業(yè)、民生應(yīng)用場景的先行先試，將推動(dòng)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)不斷突破。
和達(dá)闥一樣，國內(nèi)不少公司正在深耕人形機(jī)器人研發(fā)，頻頻帶來驚喜。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有望達(dá)到萬億元級(jí)的市場規(guī)模。