運動控制和人工智能是人形機器人技術(shù)落地的核心難點。
一方面,人形機器人的機械構(gòu)造、驅(qū)動和控制的復(fù)雜程度都遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的機器人。要使人形機器人像人一樣運動,并按要求執(zhí)行任務(wù),開發(fā)者需要設(shè)計合理高效的機械結(jié)構(gòu)(骨骼),
根據(jù)各部位運動需求構(gòu)建執(zhí)行精度高的驅(qū)動系統(tǒng)(肌肉),并開發(fā)具有高度穩(wěn)定性和適應(yīng)性的控制系統(tǒng)(神經(jīng)系統(tǒng));
同時供應(yīng)鏈層面的材料、芯片、電池系統(tǒng)、零部件等也需要持續(xù)提質(zhì)和創(chuàng)新。
另一方面,要賦予人形機器人以一定的自
主性完成任務(wù)的能力,即實現(xiàn)一定程度的認(rèn)知和決策智能,尚需要人工智能軟硬件(大腦)的高度發(fā)展,道阻且長。
人形機器人技術(shù)難點如下
1 導(dǎo)航避障
涉及對環(huán)境的認(rèn)知,以及路徑規(guī)劃、避障、制動等決策,與自動駕駛存在相似之處;但人形機器人工作環(huán)境非結(jié)構(gòu)化,且活動形式是在三維空間中活動,所需決策可能更為復(fù)雜,需要人工智
能的進一步發(fā)展。
2 自主行動
包括與人的交互和與物的交互,目前的技術(shù)距離讓機器人自主決定“怎么做”還很遙遠(yuǎn) ,
要求人工智能軟硬件(算法+芯片)都發(fā)展到非常高的層次。
3 雙足行動
從保持站立,到穩(wěn)定行走、實現(xiàn)跑動,每一步都存在挑戰(zhàn)。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計層面,需要合理
設(shè)計機器人腿腳結(jié)構(gòu),以及各部分的連接和運動方式;驅(qū)動層面,腿部輸出大扭矩的需求,需要高功
率密度的電機;計算和控制層面,規(guī)劃行走動作涉及多體運動和接觸建模相關(guān)的規(guī)劃和運算,實現(xiàn)有
適應(yīng)性的穩(wěn)定行走,以及跑動、轉(zhuǎn)彎等動作,則需要根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)對動作進行實時調(diào)整,對控制算
法和控制器要求較高。
4 多指手和雙手協(xié)作
執(zhí)行層面,要求更高精度的驅(qū)動,以及傳感器的閉環(huán)反饋;決策和控制層面,可
能涉及多傳感器融合、實時計算與調(diào)整等挑戰(zhàn),以確保找到動作對象并施加適宜幅度和力度的動作。
5 電源系統(tǒng)
滿足機器人復(fù)雜運算高能耗的需求,同時盡可能延長續(xù)航,對電池功率密度及電源管理系統(tǒng)
提出要求。
6 小體積+輕量化
零部件小型輕質(zhì)、集成方式優(yōu)化;機器人本體材料創(chuàng)新。
7 散熱
散熱器件和材料的研發(fā)和創(chuàng)新;芯片設(shè)計制造的持續(xù)進步。
諧波減速器是一種靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波,器具有單級傳動比大,體積小,質(zhì)量小,運動精度高等特征;RV減速器是是旋轉(zhuǎn)矢量(Rotary Vector)減速器的簡稱
與RV及其他精密減速器相 比,諧波減速器使用的材料,體積及 重量大幅度下降;精度往往不及諧波減速器,一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人中機座
中國機器視覺技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多,產(chǎn)業(yè)分布與中國制 造業(yè)發(fā)達地區(qū)的地理位置聯(lián)系較緊密,在廣東省、江浙滬等 地區(qū)較集中,誕生了多個中國機器視覺產(chǎn)業(yè)鏈上中游龍頭企業(yè)
一種用于機械臂的末端連桿裝置,包括末端連桿主體,末端連桿主體設(shè)置在機械臂的輸出端;至少一個握持部,握持部能夠被握持,與末端連桿主體一體地形成
SLAM是即時定位與地圖構(gòu)建,主要用于解決機器人在 實際環(huán)境中的定位與運動導(dǎo)航問題;云平臺為機器人提供更大的信息存儲空間和 超強的計算能力
芯片主要負(fù)責(zé)機器人作業(yè)的數(shù)據(jù)計算和指令下達;控制器主要負(fù)責(zé)發(fā)布和傳遞動作指令;伺服舵機主要用于驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié);減速器主要安裝在機器人關(guān)節(jié)處
傳感器是機器人具有類人知覺與反應(yīng)能力的基礎(chǔ),可分為用于測量智能機器人自身狀態(tài)的內(nèi)部傳感器和用于測量與機器人作業(yè)相關(guān)的外部因素的外部傳感器
可使用半導(dǎo)體器件或?qū)⒎蠚W姆定律的電阻性元件封裝在半導(dǎo)體器件管殼內(nèi)制成的發(fā)熱元件作為熱源,避免半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通角對功率計算的影響
1政策扶持:機器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增速超過20%;2社會因素:勞動供給減少,人口老齡化和人工成本走高;3經(jīng)濟發(fā)展:第三產(chǎn)業(yè)有望拉動對服務(wù)機器人的需求量
CyberOne(小米動力)身高177體重52自由度21最大負(fù)荷1.5成本70萬人民幣;Optimus身高172體重73自由度50最大負(fù)荷9成本2萬美元
電機驅(qū)動上擎天柱擁有 2.3KWH,52V 電壓的電池組;28個定制關(guān)節(jié)驅(qū)動器,6種關(guān)節(jié)驅(qū)動;采用仿生思維將機器人膝關(guān)節(jié)構(gòu)造成四連推桿結(jié)構(gòu)
特斯拉人形機器人采用智能駕駛攝像頭與Autopilot 算法,內(nèi)置 FSD 芯片,能夠識別周 圍物理環(huán)境的高頻特征并進行立體渲染,良好的空間感知能力
哈工大HIT-III機器人能完成上,下斜坡等動作;THBIP-II身高 0.75m,具有 24 個自由度;Walker機器人能完成上,下臺階等動作;鐵大CyberOne 13 個關(guān)節(jié)和21個自由度
送餐機器人推廣過程中也出現(xiàn)了一些技術(shù)瓶頸,在送餐過程中循跡路徑偏差,人機交互功能不夠智能化等問題,循跡過程中路徑穩(wěn)定性和障礙物識別可靠性
機器人心靈感應(yīng)和類似技術(shù)將使機器人在更廣泛的環(huán)境中進行教學(xué),使用我們的機器人遙動系統(tǒng)收集大規(guī)模數(shù)據(jù),以教機器人在現(xiàn)實世界中自主行動和適應(yīng)