特斯拉創(chuàng)始人稱:“As you see Optimus develop, it's really going to transform the world to a degree even greater than the cars”,引起了全世界對仿人機器人的高度關(guān)注。

這種仿人機器人,屬于雙足大仿人機器人,即身高在1.3m以上、雙腿可以行走、形態(tài)仿人的機器人。這類機器人,是各種機器人中技術(shù)難度最大的一類,具有旋轉(zhuǎn)自由度異常豐富、對平衡能力要求極高、能夠完成多種非固定任務(wù)、適應(yīng)人類生活環(huán)境的特點,可以成為人類助手,用于生活、生產(chǎn)、軍事、太空探索等多個方面。

一、 國際發(fā)展形勢

在2021年8月舉行的特斯拉“人工智能日(AI Day)”上,CEO馬斯克稱正在研發(fā)“特斯拉人形機器人(Tesla Bot)”,并公布了第一款產(chǎn)品擎天柱(Optimus)的三維渲染圖。根據(jù)6月3日最新消息,特斯拉將在今年9月30日第二屆“人工智能日”上發(fā)布仿人機器人原型產(chǎn)品,計劃2023年開始批量生產(chǎn)。

通過公開資料了解,特斯拉仿人機器人計劃采用電機方式驅(qū)動,機身采用輕量化材料,外形接近人類,其設(shè)計身高約為173公分,重約56公斤,具有40個自由度(每條胳膊6個,脖子2個,軀干2個,每只手6個,每條腿6個)。有較好的平衡能力,行走更加自然,可以實現(xiàn)8km/h速度運動?？梢詫崿F(xiàn)搬運功能,最多可提約20公斤的物品,手臂伸展舉力約4.5公斤。

特斯拉機器人 Tesla Bot

俄羅斯研制的第一代機器人航天員Skybot F-850(Fedor)于2019年8月搭乘“聯(lián)盟MS-14”飛船到達國際空間站,在軌完成了電纜截斷、電連接器插拔等測試任務(wù),于2019年9月返回地球。在靈巧操作、VR人機交互等技術(shù)方面取得諸多進展。第二代機器人航天員計劃2024年發(fā)射,將開展艙外作業(yè)任務(wù)。

圖 俄羅斯機器人航天員Skybot F-850

Valkyrie,是美國航空航天局(NASA)研發(fā)的一款仿人機器人,目前還在研發(fā)調(diào)試狀態(tài)。機器人高1.9米,重125公斤。“女武神”胸前有一個類似鋼鐵俠的指示燈,四肢和腰部都有很不錯的靈活度。Valkyrie配備了聲納和激光雷達,頭部、手部、腹部和腿部也都有傳感器。腿部的攝像頭也能夠幫助機器人從多個角度進行環(huán)境觀察。

美國機器人航天員美國Valkyrie

國內(nèi)持續(xù)研發(fā)時間最長的單位——北京理工大學、中國第一家從事雙足大仿人機器人研發(fā)的公司——北京鋼鐵俠科技有限公司,均是國內(nèi)仿人機器人研發(fā)優(yōu)勢單位。

　　二、 國內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

北京鋼鐵俠科技有限公司,成立于2015年9月,建有中國人工智能學會榮譽理事長李德毅院士專家工作站,是中國第一家從事雙足大仿人機器人研發(fā)和推廣的公司,是國家高新技術(shù)企業(yè)、中關(guān)村瞪羚企業(yè)、專精特新企業(yè)、北京市知識產(chǎn)權(quán)示范單位。

從成立至今,鋼鐵俠科技已經(jīng)成功研發(fā)五代雙足大仿人機器人ART,提出了機器人“運動腦”概念和設(shè)計架構(gòu),深入研究機器人感知和控制技術(shù),持續(xù)開發(fā)機器人操作系統(tǒng)ROS,取得了明顯的成果,獲得“中國商用機器人最佳品牌”“最佳技術(shù)創(chuàng)新獎”“中國最佳特種機器人”“國家服務(wù)機器人示范單位”“技術(shù)突破示范單位”等榮譽。

圖 北京鋼鐵俠科技有限公司仿人機器人ARTROBOT

經(jīng)過六年多的發(fā)展,鋼鐵俠科技依托機器人“運動腦”技術(shù),研發(fā)了多種輪式、腿式機器人,把人工智能和機器人技術(shù)結(jié)合起來,牽頭制定了6項機器人領(lǐng)域國家標準,創(chuàng)始人張銳成為全國仿生學標準化技術(shù)委員會第一任委員,入選教授級高級工程師、中關(guān)村高聚工程領(lǐng)軍人才、北京市有突出貢獻的科學技術(shù)人才等人才項目,在高校教育、特種和工業(yè)領(lǐng)域展開移動型機器人應(yīng)用。

鋼鐵俠科技的仿人機器人研發(fā)歷程,大致分為三個階段:2015-2017年,主要研究機械結(jié)構(gòu)、步態(tài)算法、電氣組成,在機器人系統(tǒng)集成方面獲得突破,兩年研發(fā)了三代機器人產(chǎn)品,多位國家領(lǐng)導(dǎo)人先后考察過鋼鐵俠科技的雙足大仿人機器人;2018-2020年,主要提高機器人速度等性能指標和可靠性,又研發(fā)了兩代機器人;2021-今,鋼鐵俠科技根據(jù)客戶需要,針對具體場景、面向具體任務(wù)研發(fā)仿人機器人,先后承擔了兩項重要型號任務(wù)。

在科研項目方面,鋼鐵俠科技承擔了北京市科委重大專項“機器人高算力低功耗步態(tài)控制器研制”“高抗擾性目標檢測檢測技術(shù)及應(yīng)用”,分別解決了仿人機器人控制器和目標檢測的難題。作為純內(nèi)資的民族企業(yè),鋼鐵俠科技成為中國唯一一家有資格、有能力承擔國家重要任務(wù)的雙足大仿人機器人研發(fā)企業(yè)。

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