上周六在北京舉行的人形機(jī)器人半程馬拉松賽上，上海卓益得機(jī)器人有限公司研發(fā)的“行者二號(hào)”獲得季軍。雖然速度上不如冠亞軍，但它是參賽者中唯一沒(méi)有在比賽中途更換電池的機(jī)器人。

“‘行者二號(hào)’的續(xù)航能力長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)，充一次電可以跑30公里以上。”卓益得創(chuàng)始人、上海理工大學(xué)機(jī)器智能研究院執(zhí)行院長(zhǎng)李清都教授說(shuō)，“通過(guò)參加‘半馬’比賽，我們驗(yàn)證了肌腱仿生驅(qū)動(dòng)這一技術(shù)路線(xiàn)的可靠性，突破了傳統(tǒng)機(jī)器人受制于電池能量密度和電機(jī)功率密度的瓶頸。”

在他看來(lái)，人形機(jī)器人未來(lái)進(jìn)家庭的首要問(wèn)題是安全性，肌腱仿生驅(qū)動(dòng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的輕量化，為它們成為人類(lèi)生活的小伙伴奠定了基礎(chǔ)。

肌腱仿生驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人形機(jī)器人的輕量化

揭開(kāi)機(jī)器人大幅減重秘密

李清都從事人形機(jī)器人相關(guān)研究已有21年。2015年11月，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“行者一號(hào)”機(jī)器人用0.8度電持續(xù)行走了134.03公里，獲吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證，至今未被打破。它的步行耐力之所以達(dá)到世界之最，是因?yàn)榭蒲袌F(tuán)隊(duì)遵循仿生學(xué)原理，讓足式機(jī)器人模擬人類(lèi)行走的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，大幅降低了功耗。

此后的10年間，經(jīng)過(guò)4次版本迭代，“行者二號(hào)”在卓益得問(wèn)世。這款人形機(jī)器人身高1.7米，整機(jī)重量?jī)H28公斤。與身高相仿的其他人形機(jī)器人相比，它的重量要輕40%左右。在電池能量密度和電機(jī)功率密度不變的情況下，機(jī)器人身體輕了，續(xù)航能力才會(huì)增強(qiáng)。據(jù)介紹，“行者二號(hào)”的續(xù)航能力是大多數(shù)人形機(jī)器人的6倍左右，所以在“半馬”大賽上未換電池。

“行者二號(hào)”在人形機(jī)器人半程馬拉松比賽中

大幅減重的秘密在哪里？在實(shí)驗(yàn)室，李清都指著這款機(jī)器人的臀部和腿部告訴記者：“它的臀部有三個(gè)電機(jī)，它們通過(guò)動(dòng)態(tài)耦合，驅(qū)動(dòng)腿部的三個(gè)關(guān)節(jié)——前后擺腿關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)。機(jī)器人腿部不裝電機(jī)，這樣就減輕了重量。我們用繩子模擬人的肌腱，把臀部的三個(gè)電機(jī)與腿部的三個(gè)關(guān)節(jié)連在一起。”通過(guò)這種肌腱仿生驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，人形機(jī)器人的行走和跑步機(jī)制與人類(lèi)接近，都是靠多條肌腱同時(shí)發(fā)力形成耦合效果，帶動(dòng)腿部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。

在硬件驅(qū)動(dòng)方面，傳統(tǒng)機(jī)器人多靠單個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，其負(fù)載能力取決于關(guān)節(jié)的峰值扭矩。“行者二號(hào)”則采用繩驅(qū)動(dòng)，讓多個(gè)電機(jī)按功率需求動(dòng)態(tài)分配給多個(gè)關(guān)節(jié)，在負(fù)載能力不變的情況下不僅節(jié)能，而且降低了峰值功率。

在軟件算法方面，科研團(tuán)隊(duì)用跨模態(tài)遷移學(xué)習(xí)技術(shù)模擬人類(lèi)運(yùn)動(dòng)，克服了傳統(tǒng)雙足機(jī)器人步態(tài)生硬的缺陷，讓“行者二號(hào)”擁有了類(lèi)人自然步態(tài)。

從以往的實(shí)驗(yàn)和“半馬”大賽的測(cè)試來(lái)看，這一技術(shù)路線(xiàn)能有效降低人形機(jī)器人的能源消耗，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度支撐復(fù)雜任務(wù)的同時(shí)，讓機(jī)器人長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定運(yùn)行。 

卓益得研發(fā)人員在訓(xùn)練人形機(jī)器人的步行和平衡能力

讓人形機(jī)器人有生動(dòng)表情

經(jīng)過(guò)大賽的洗禮，這款機(jī)器人有望在哪些應(yīng)用場(chǎng)景落地？李清都說(shuō)，它的應(yīng)用場(chǎng)景可分為三類(lèi)：一是科研和教學(xué)，這是人形機(jī)器人目前最大的市場(chǎng)。二是提供情緒價(jià)值的服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，如文化旅游和家庭陪伴。由于“行者二號(hào)”對(duì)關(guān)節(jié)峰值扭矩的要求遠(yuǎn)低于其他人形機(jī)器人，所以它身上的電機(jī)都很小，包裹“皮膚”后，更適合做成形象接近真人的機(jī)器人，給人們帶來(lái)親切感。第三類(lèi)場(chǎng)景是設(shè)備巡檢和安全巡邏。憑借充一次電步行30公里以上的性能，它有望替代人類(lèi)完成一些需要長(zhǎng)時(shí)間行走的重復(fù)性工作。

“為了開(kāi)發(fā)第二類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，我們打算把人形機(jī)器人與表情機(jī)器人結(jié)合，打造一支機(jī)器人模特隊(duì)，展示自然流暢的步態(tài)、美麗生動(dòng)的形象。”李清都透露。在實(shí)驗(yàn)室，記者看到了多款表情機(jī)器人，它們的臉部很像真人，都是面容嬌好的女性形象。據(jù)了解，“她們”擁有超寫(xiě)實(shí)的雙目立體視覺(jué)眼球和柔性皮膚傳感器；基于生成式人工智能技術(shù)，能做各種表情，并與用戶(hù)進(jìn)行表情交互。

卓益得在研發(fā)的表情機(jī)器人

卓益得還在研發(fā)“行者三號(hào)”，沿著肌腱仿生驅(qū)動(dòng)技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行版本迭代。公司將憑借這一技術(shù)路線(xiàn)安全性好、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、步態(tài)類(lèi)人等優(yōu)勢(shì)，讓它學(xué)會(huì)更多技能，早日適用于家庭陪伴、家政服務(wù)等生活場(chǎng)景。

目前，這家上海企業(yè)已完成1億元A輪融資，向著獨(dú)角獸企業(yè)邁進(jìn)。去年7月，上海理工大學(xué)啟動(dòng)科技成果賦權(quán)改革。李清都團(tuán)隊(duì)與校方簽約，獲得一件職務(wù)發(fā)明專(zhuān)利和一項(xiàng)專(zhuān)有技術(shù)的全部賦權(quán)。這一完全賦權(quán)改革明確了知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬和校企長(zhǎng)期合作關(guān)系，為公司融資發(fā)展之路掃清了障礙。“通過(guò)改革，卓益得與上理工機(jī)器智能研究院形成了緊密的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系。依托高校的科研人才和基礎(chǔ)研究?jī)?yōu)勢(shì)，人形機(jī)器人公司的發(fā)展會(huì)更有后勁。”李清都說(shuō)。

來(lái)源：解放日?qǐng)?bào)

原文鏈接：https://www.shobserver.com/staticsg/res/html/web/newsDetail.html?id=896442&v=1.7&sid=67