廣州造人形機器人力拔40kg勇打工
2024-11-25 來源：- 作者：-
擁有完備機器人產業鏈的廣州，也在人形機器人領域發力。8月6日，廣州企業發布一款雙臂載荷達40kg的全尺寸人形機器人“里工D1”，這是國內首個由協作機器人廠商制造的全尺寸人形機器人，其雙臂載荷相較目前人形機器人普遍2~5kg的載荷能力有較大突破。功能強大的人形機器人背后有哪些科技奧秘，記者采訪了相關企業和科學家。
工業應用：
國內外都處在飛奔狀態
“人形機器人行業，國內外都處在‘飛奔’的狀態。”剛剛從北京世界機器人大會參會回來的廣州里工實業有限公司CEO李衛銃向記者介紹，到2030年，預計將有110萬臺人形機器人有機會進入到全球工業場景的應用，“工業場景有獨特性，它相對收斂，比較容易預知行為和結果，建立一套垂直AI模型后，人形機器人的應用就會比較安全和方便，同時，我們對機器人改造的成本也比較低。”
送機器人進廠打工成趨勢
目前，國內工業領域人形機器人的頭部玩家已經邁出了“送機器人進廠打工”的步伐。
在廣州，廣汽集團目前正在探索人形機器人的未來應用場景，公司表示，人形機器人對車企的降本增效有待驗證。小鵬汽車相關負責人告訴記者，公司目前是全國首個、全球唯二，同時自主研發AI汽車和AI機器人的車企。小鵬全新人形機器人將于2024年小鵬汽車“1024科技日”亮相。公司表示，該機器人擁有全新科幻造型；集成AI大模型、具備思考能力、動作擬人；同時擁有全球領先靈巧手，相比上一代自由度（關節）更多，具有觸覺能力，可完成精細操作。
這次世界機器人大會上，我國生產的D11系列人形機器人已可以根據應用場景不同，衍生出“力量型”和“靈巧型”不同的產品，目前已在長虹電視生產車間測試應用，承擔著零件分揀、重物搬運等工作。
7月1日，我國人形機器人企業優必選北京與一汽大眾達成合作，雙方將在一汽大眾位于青島的國家級智能制造示范工廠探索人形機器人在工業場景的深度應用，打造高智能化和柔性化的生產線及汽車無人工廠。
此次合作中，一汽大眾將向優必選開放其位于青島的“國家級智能制造示范工廠”生產線應用場景，引入工業版人形機器人Walker S開展汽車制造過程中的螺栓擰緊、零件安裝、零件轉運等工作。據悉，Walker S今年已入駐蔚來、極氪等多家車企智慧工廠“打工”。
明年一季度有望交首批貨
“在汽車工業十分發達的廣州，人形機器人的應用場景是非常廣泛的。”李衛銃告訴記者，公司發布“里工D1”后第二天，就有企業前來詢價，并希望快速購買到，“這家企業需要工人不斷搬運30kg左右的商品，這對于工人來說苦不堪言，而我們可實現40kg負重的產品，正好可以幫助工人解決這個難題。”李衛銃介紹，公司有望于明年一季度交出第一批人形機器人商品，“目前我們已經有2個訂單在手，2025年計劃是40個。”
談到人形機器人在工業場景的應用，廣東省科學院智能制造研究所機器人技術團隊的吳鴻敏博士表示，人形機器人與傳統機器人相比更加靈巧，可以滿足多樣化場景的生產需要，在電子、汽車、家電企業都有廣泛的應用前景，此外，人形機器人還比較適合在有毒有害的工業環境中代替人類完成任務。
廣州優勢：
軟件領域強應用場景廣
·核心算法研究關鍵技術攻關能力強
·智能化工廠提供了廣泛的應用前景
·本地企業伺服控制系統、電機制造水平高
吳鴻敏參與機器人研究已有10多年，一直以來從事機器人技能學習和柔順控制方面研究，研究愿景是機器人能像人類一樣完成各項復雜任務。在吳鴻敏看來，發展人形機器人，廣州比較有優勢之處是核心算法研究和關鍵技術攻關能力較強，“廣州擁有廣東省超80%的科研院所，以及廣州數控、廣州里工實業等一批機器人本體研發企業，此外還有多個與人工智能緊密相關的國家、省部級重點實驗室，可以為人形機器人系統研發提供非常好的技術支撐。”
此外，龐大的制造業，特別是汽車、家電制造業的智能化工廠，也為人形機器人的發展帶來了廣泛的應用前景，人形機器人可以在這些場景中不斷推陳出新，完善各項功能。
吳鴻敏表示，機器人的三大核心零部件是精密減速器、伺服系統、智能控制器。經過多年來的發展，國產的核心零部件水平已經逐漸實現與國際先進水平“并跑”，但在精密性上，仍有一定差距。廣州本地的機器人零部件生產企業中，伺服控制系統、電機的制造水平比較高，但未來仍應吸引更多頭部企業來穗設廠，進一步做強機器人產業鏈。
據悉，廣州機器人產業已形成了涵蓋上游減速器、控制器、伺服電機等關鍵零部件，中游機器人本體，下游系統集成的機器人產業鏈。2023年，廣州市智能裝備與機器人實現增加值為532.67億元，同比增長3.4%，工業機器人產量近1.5萬套，同比增長47%，逐步培育形成了具有區域特色的涵蓋上游減速器等關鍵零部件，中游智能專用設備、智能機器人、增材制造設備，下游細分領域智能成套裝備的智能裝備與機器人產業鏈。
家庭場景：
洗碗做飯已有實踐
相較于進入工業場景，人形機器人來到家庭為人服務，或許更令人興奮。李衛銃告訴記者，他預計到2030年左右，全球將有20萬臺人形機器人進入家庭。
世界機器人大會上，我國機器人企業優理奇的展臺上，人形機器人Wanda正在制作漢堡包，工作人員介紹，這款機器人作為家庭服務機器人，可以自動識別你亂扔在家里各個角落的衣服，自動撿起并拿去洗衣機洗，還能在你吃完飯后給你收盤子、洗碗，還能清潔地板。據公司介紹，該人形機器人通過自研世界首款觸覺大模型UniTouch、中樞平臺、靈活類人的仿生手臂及核心部件、泛化的運動基元等，正實現不少復雜的功能。基于觸覺大模型驅動和柔性夾手，Wanda可以夾起豆腐，為人類打下手。
“人形機器人確實可以幫助我們應對老齡化社會的挑戰，但關鍵還要看這個機器人到底會多少，其工作的精度和效率有多高，如果它能把家里照顧得井井有條，幾十萬元也會有人買，但如果只能掃地拖地，那大家肯定還是愿意使用物美價廉的掃地機器人。”吳鴻敏告訴記者。
麥克風收音+AI翻譯
機器人的正面和背部都配有麥克風陣列收音，通過視聽多模態確權，機器人就能屏蔽其他人的聲音，只關注對話的人。AI模塊能夠把對話翻譯為它要工作的內容。
視覺傳感器做判斷
機器人頭部通常放有視覺傳感器，位置較高。以“里工D1”為例，在面對人類講話時，它的視覺傳感器會觀察“是誰的嘴巴在朝著它動”，然后把頭和軀干扭過去。
“午休”充電可干8小時
人形機器人的軀干部分主要安裝了能量模塊和判斷決策模塊。軀干的長續航電池為電機提供動力。以“里工D1”為例，其電池續航時間可達4小時。只要午休充電，機器人就基本可以與人類工友協同工作8小時。
高算力芯片聽懂人話
判斷決策系統主要包括高算力芯片等計算機核心部件，在AI大模型的幫助下，該模塊可利用相關算法“讀懂”人類命令，生成指令，控制電機用電，從而驅動機器人完成各項任務。
網絡模塊云端通信
機器人軀干部位還有網絡模塊，方便機器人通過Wi-Fi和5G實現云與端通信。后續，機器人通過這些網絡模塊可以完成系統升級和補丁修復。
軀干視覺傳感器專盯地面
軀干下半部位有一個專盯雙腳的視覺傳感器，負責監控地面情況。傳感器會傳遞相關信號，讓AI判斷地面是否平整。
“靈巧手”：核心部分不可替代
“靈巧手”是目前最像人手的機械手，在機器人技術眾多賽道中，“靈巧手”被稱為機器人的“最后的一厘米”。作為具身機器人與環境交互的末端執行器，“靈巧手”是深度仿生、柔性感知、微機電系統、高性能材料等前沿技術交叉融合的集大成者，是實現智能機器人技術變革躍遷的關鍵突破口。而“里工D1”的一只“靈巧手”共有17個關節，其中手掌上的關節就有13個。
“靈巧手”要實現真正的靈巧，就需要精密減速器、高精度傳感器等精密儀器的控制約束，“放到工業場景來講，我們要求機器人要達到±0.03毫米的關節重復定位精度，這也是我們生產人形機器人的標準要求。”李衛銃介紹，“里工D1”和其他人形機器人最大的不同是，一雙“靈巧手”可以負重40kg重物，從而可以減少工人干臟活、累活的時長和概率。
吳鴻敏告訴記者，“靈巧手”是人形機器人身上最核心關鍵的部位，“在手指微小的空間里，需要安裝高靈敏度的傳感器、精密減速器、電機、關節等，再配合算法，‘靈巧手’才能完成人類雙手所能完成的工作，這也是所有人形機器人企業都在著力突破的難點，沒有‘靈巧手’的操作，很多任務是做不了的，它需要收集觸覺信息，同時完成多手指的協同操作，才能完成很精巧的任務。將來，人形機器人不一定會完全以人形出現，比如會是一個輪子代替雙腿，但‘靈巧手’卻是不可替代的。”
雷達+觸覺傳感器避障
頭部的視覺傳感器配合軀干的激光雷達等設備，方便機器人觀察周圍的環境，通過人工智能方法實現提前避障。機器人全身幾乎布滿觸覺傳感器，“讓機器人在接觸到外力時會自動停下，以免發生危險。”李衛銃說。
關節普遍有48~52個
人形機器人要實現各種動作，自然離不開全身關節的協調運轉。目前，人形機器人身上的關節普遍有48~52個，由電機驅動。關節最多的地方是雙手，行內稱之為“靈巧手”，共有17個關節，其中手掌上的關節就有13個。
除了使用電機驅動關節，美國也有使用液壓系統來驅動，讓機器人的動作更流暢和類人。不過，李衛銃表示，這種設計成本高昂，通常一臺液壓人形機器人的成本會超過100萬美元，也容易出現液體泄漏的問題，因此很難商業化落地。
陀螺儀保持行走平衡
“里工D1”的雙腿和人體一樣擁有髖關節、膝關節和踝關節等，“即使摔倒，我們也可以通過控制系統、電機、關節，讓它重新站起來。”李衛銃說。此外，機器人的每只腳上還有一個六軸陀螺儀，用以判斷腳的姿態。一旦它踩到障礙物或者地面不平時，系統就會收到信息，指示機器人繞行。
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