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优必选科技CTO熊友军:人形机器人将受益于“具身智能”大发展

发表于:2023-06-20 来源:

近日,高盛亚太科技网络峰会在香港召开,优必选大型人形机器人Walker X受邀为大会做开场主持,CTO熊友军博士进行人形机器人主题分享。

优必选科技CTO熊友军在高盛亚太科技网络峰会

高盛亚太科技网络峰会已经连续举办九届,每年都会吸引全球创新科技公司和投资人参与。熊友军博士在会上分享了人形机器人的核心技术与发展前景,以及在ChatGPT的助力下,“具身智能”浪潮的到来,人形机器人将发生哪些新的变化、拓展哪些新的应用场景。以下是熊友军博士的精彩演讲实录。

人形机器人历经三阶段,下一阶段将受益于“具身智能”

马斯克预测未来人形机器人与人类的数量将会达到2:1,未来需求可能会达到100亿台的量级。这与孙正义2017年关于“超级智能机器人的数量将超过人类”的预测不谋而合,未来人形机器人将会在工业场景、在生活场景实现大量的应用,“让智能机器人走进千家万户”也是优必选科技始终为之努力奋斗的使命。

优必选大型人形机器人Walker X与峰会嘉宾互动

人形机器人主要有三个核心价值:一是人形机器人更能适应人类的生活环境,人类的生活环境有门槛、斜坡等障碍物,轮式机器人、履带机器人、爬行机器人都难以适应,这些是专为人类双足直立行走的形态打造的,人形机器人最能适应这种环境。二是人形机器人能更自然地使用人类发明的工具,它有非常灵巧的双手和胳膊,可以在流水线上使用各种工具去完成任务,不需要做特殊的设计。三是类人的形态能让人机互动更加自然,人形机器人的一颦一笑和肢体语言与人类都是相似的。

双足人形机器人年代谱 

到目前为止,人形机器人的发展经历了三个阶段:第一个阶段是1969至2000年,以日本早稻田大学教授加藤一郎研发的全球第一台双足机器人为代表,能够实现稳定的直立行走,受限于当时的软硬件技术水平,行走速度比较缓慢;第二个阶段是2000至2015年,以日本本田ASIMO机器人为代表,实现了连续动态行走,机器人也能更好地适应环境;第三个阶段是2015年以来,人形机器人行业出现了大的技术爆发,以波士顿动力的ATLAS机器人做出的令人惊叹的运动动作为标志,机器人可以非常快速地适应各种环境。

最近英伟达的CEO黄仁勋指出,人工智能的下一个阶段是“具身智能(Embodied-Intelligence)”。“具身智能”更强调智能体与物理世界的交互与反馈,目前ChatGPT实现的只是信息输出,但在未来可以借助人形机器人实现与物理世界的交互,服务于现实场景,解决现实问题。

优必选大型人形机器人Walker X下象棋

人形机器人行业伴随着人工智能等多项技术的发展而成长,“具身智能”演进加速,也让人形机器人能发挥更多价值。首先,生成式人工智能让人形机器人更智能,解决更多现实问题,也可以让人形机器人的交互体验更加自然。其次,生成式人工智能可以提升人形机器人的研发效率,过去研发过程需要撰写大量基础且重复的代码,未来我们可以用大模型自动生成特定目标的基础代码,节约工程师人力资源。最后,生成式人工智能还会让人形机器人的运动规划变得更加便捷,过去研发过程需要提供非常细节的指令,未来我们只需要给出宏观指令,设定好目标,由大模型自动生成代码来实现。

正因如此,全球范围内多家巨头企业陆续进入人形机器人行业,如特斯拉、亚马逊、三星、戴森等,还有今年3月刚刚投资1X的OpenAI。过去全球只有五六家人形机器人企业,包括优必选科技在内,日拱一卒地打磨技术、磨合供应链,这些巨头企业的加入会加速人形机器人产业链的成熟,让人形机器人更早一步走入日常生活。

优必选Walker背后的核心技术支撑

优必选科技在2012年成立前就开始投入人形机器人的研发,至今已超过11年。大型人形机器人Walker也已迭代了四次,这离不开自主研发的全栈式技术,包括机器人技术(机器人运动规划和控制技术、伺服驱动器)、人工智能技术(计算机视觉和语音交互)、机器人与人工智能融合技术(SLAM及自主技术、视觉伺服操作和人机交互),以及机器人操作系统应用框架(ROSA),目前这些技术已经在全球申请专利超过3100项,授权专利超过1600项。

我们以比较有代表性的几项技术为例做一个展示。

优必选大型人形机器人Walker X上楼梯

1. 高性能伺服驱动器

人形机器人要直力行走、抓取物品,这就涉及到很多“关节”,也就是伺服驱动器。手部需要小的伺服驱动器,腿踝部和膝部需要大扭矩的伺服驱动器,伺服驱动器是人形机器人运动控制的核心元器件,人形机器人的运动速度、运动能力都由它决定。

2. 电子皮肤

人类皮肤其实能获取很多环境信息,温度、湿度,触觉,全部靠皮肤去感知,机器人的电子皮肤也一样,需要覆盖很多电子皮肤来感知周围环境。

3. 带有力反馈的五指灵巧手

我们的五指灵巧手有6个自由度,大拇指两个关节,其他手指一个关节,它可以完成很多需要控制力道的任务,比如拿起一颗生鸡蛋、拿起一杯水。

4. 轻量化设计(增材制造)

人形机器人的部分结构通过增材制造(即3D打印)的方式,实现了轻量化设计,模仿鸟类的骨骼,内部设计中空确保重量减轻,部分结构件轻到可以由一根蒲公英承重。

5. 整机结构布局

优必选在人形机器人整机结构设计上,重量更集中在上身,运动部分尽量轻巧,这涉及到很多结构的布局。

优必选大型人形机器人Walker X打开水杯

6. 手眼协调

抓取物品、路径规划等任务需要人形机器人通过视觉指挥手来完成,也就是所说的手眼协调。比如人形机器人要从A点到达B点,首先要用双目视觉识别周围的环境,根据实际情况规划行走路线,从而实现避障。

7. 多模态交互

通过视觉、听觉、触觉、表情、行为等多种方式与人互动,人机交互方式的丰富行也会随着人工智能的发展不断向前发展。

8. 机器人操作系统应用框架ROSA

优必选机器人操作系统应用框架ROSA可以让开发者专注于纯软件开发,让机器人硬件产商专注硬件定制。ROSA和安卓、iOS或者是Windows系统是完全不一样的,它需要把运动控制、视觉、语音等技术融合形成一整套新的架构体系。

有了这些核心技术,优必选人形机器人Walker才得以在现实场景中工作,目前在科研开发和科技展馆、影视综艺、商演活动、政企展厅等商用服务领域实现落地应用,做出了人形机器人商业化尝试的示范案例。

优必选大型人形机器人Walker X在沙特NEOM

随着技术的进展和功能的完善,优必选人形机器人的商业化也有所突破,Walker X成功出口到沙特NEOM新未来城,成为第一代人形机器人“新市民”,这也是沙特“2030愿景”规划下的AI应用。沙特国家技术开发和商业化中心首席技术官Nahid Sidki曾公开表示,NEOM新未来城将会部署10万台机器人。

我们相信,人形机器人将会成为继续个人电脑和智能手机之后下一代消费级的人机交互中心,优必选科技也将持续为“让智能机器人走进千家万户”的使命而努力。