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技術成果層出不窮 人形機器人“步伐”加快

更新時間  2023-12-29 15:40 閱讀

  人形機器人作為人工智能、高端制造、新材料等先進技術的集大成者,一直以來都是眾多科幻電影的主角,承載著人類對未來科技世界的憧憬。近日,工信部印發《人形機器人創新發展指導意見》,提出一系列發展目標。根據該意見,到2025年,我國人形機器人創新體系將初步建立,“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破,整機產品達到國際先進水平,并實現批量生產。

  當前,人形機器人技術加速演進,已成為科技競爭的新高地、未來產業的新賽道、經濟發展的新引擎。近年來,國內人形機器人從無到有,技術成果層出不窮,應用場景不斷擴展,核心零部件國產化進程不斷加快,逐步向更先進、更智能的方向邁進。

技術成果層出不窮人形機器人“步伐”加快

  人形機器人特指模仿人的形態和行為而設計制造的機器人。在享有“制造業皇冠頂端的明珠”之稱的機器人產業中,人形機器人因其復雜的結構部件和超高的技術難度成為“明珠中的明珠”。我國在人形機器人領域起步較晚,但發展速度卻十分迅猛。在今年8月舉辦的2023世界機器人大會上,就有眾多國產人形機器人驚艷亮相。有業內人士稱,這是近幾年來人形機器人呈現最全、最多的一屆機器人大會。

  提到國產人形機器人,很多人都難以忘記今年成都大運會閉幕式上的一幕:大型人形機器人熟練地騎著平衡車快速入場,與舞臺上的演員一起隨著音樂揮動雙臂;隨后,幾名有著“人的軀體”卻頂著一個“熊貓腦袋”的熊貓機器人優雅登場,為現場觀眾帶來精彩的表演。這些機器人全部由我國企業自主研發,其中包含了不少中國人工智能和智能人形機器人行業的頂尖技術。

  近年來,在國產人形機器人賽道,已經涌現出不少企業選手,位于浙江省杭州市的國家級重點專精特新“小巨人”企業——杭州宇樹科技有限公司(以下簡稱“宇樹科技”)就是其中之一。今年,公司對外發布了公司的首款通用人形機器人——Unitree H1。這個渾身漆黑,身高一米八,體重47kg的家伙,走起路來的步速與一個成年人的步速相當。但更重要的是,它能小步快跑,是國內第一臺能跑的全尺寸通用人形機器人。

  宇樹科技本身是一家以四足機器人研發制造為主的企業。在今年的第19屆亞運會上,宇樹科技所研發的“亞運機器狗”一亮相賽場,就成功吸引了眾多觀眾的目光。在比賽中,它兢兢業業地承擔起“場務”工作,彰顯出本屆亞運會的科技范兒。

  從四足“機器狗”到人形機器人,這種突破背后,是宇樹科技在機器人領域多年深耕、不斷創新的結果。本著把核心技術掌握在自己手中的想法,宇樹科技目前已實現旗下四足機器人產品核心零部件的完全自主研發。據宇樹科技的有關負責人介紹,此次推出的人形機器人Unitree H1在關節電機、電控系統、控制算法等重要部件上都沿用或借鑒了公司之前在四足機器人方面積累的技術。

  除了宇樹科技,一直專注智能設備研發生產的小米科技有限責任公司(以下簡稱“小米”)去年也發布了首款“全尺寸人形仿生機器人”CyberOne ,又名“鐵大”。鐵大有著1.77米的身高,擁有強健的四肢和敏感的神經:能感知45種人類語義情緒,分辨85種環境語義。在研發人員的辛苦培養下,“鐵大”甚至還學會了打架子鼓。

  小米從2020年起開始進行人形機器人方面的探索,三年來搭建起數百人的機器人研發體系。談及涉足人形機器人領域的原因,小米集團高級副總裁曾學忠表示,仿人機器人是技術、制造、服務三個核心能力的交匯點,也是軟硬件跟人工智能技術融合的制高點,在工業4.0時代,將對制造業的升級和服務業升級產生巨大的推動作用。小米機器人實驗室的高級硬件工程師則認為,在所有的機器人形態中,人形機器人是技術上最具挑戰性的。通過對仿人機器人的研究,小米也可以使用這項技術來解決其他機器人形式的問題。

  除了相關企業,科研院所近幾年推出的人形機器人也不在少數:浙江大學的人形機器人“悟空”,北京理工大學的“匯童”機器人,中國科學院大學的“先行者”機器人……眾多成果彰顯出我國在機器人領域的積極探索和技術進步。

  浙江大學機器人研究院院長助理王進表示,人們創造人形機器人的初衷,是讓它們幫助人類完成重復、枯燥以及危險的工作。近年來,一些人形機器人或者局部仿人形的機器人已逐步從實驗室進入日常生活,應用于智能制造、商用服務等領域。

  浙江省永康市是我國重要的杯壺制造地,每年約有6億只保溫杯壺從這里生產并銷往世界各地。保溫杯制造工藝多,人工依賴度高,質量控制難度大,近年來,機器人被廣泛應用在保溫杯產品質檢檢測、柔性生產以及異形產品搬運等過程中,讓該行業的生產效率和產品質量得到提升。

  對于保溫杯來說,“滴漏”是一個重要的質量問題。以前,檢測“滴漏”問題靠的是人工檢測,而如今,在當地的保溫杯生產車間,機器人伸出手臂,通過手掌上的吸盤就能將生產線上的保溫杯“吸取”過來,平均5秒鐘就能檢測一只保溫杯是否存有滴漏問題。

  該機器人的生產商介紹:“如果保溫杯出現細小破損,單靠人工是很難檢測出來的,因為工人不可能把水倒進每一只保溫杯來進行檢測。最后,我們想到了通過檢測氣壓的方式來檢測滴漏,設計打造了具有‘吸盤手’的機器人。如果保溫杯破損,機器人手掌在吸取產品時達不到設定氣壓,就無法吸取成功。同時,‘吸盤手’還模擬人體進行了柔性設計,避免金屬材質‘抓傷’杯體?!?/p>

  除了工業領域的應用,人形機器人在服務領域的應用也逐步增多。在浙江省杭州市蕭山機器人博展中心,一位叫“小羅”的人形機器人頗受歡迎。作為這里的明星接待員,它擁有擬人化的設計與肢體語言,搭載了語音識別技術和情緒識別技術,能夠順暢地與參觀者進行對話,并根據參觀者的問題提供個性化的建議。除了可以擔任展廳接待員,多才多藝的“小羅”還可以在典禮、大型會展、婚禮等場合“任職”,為大家主持或表演節目。

  都說人類是大自然最精妙的作品,正如人可以勝任許多種不同的工作,進行各種復雜運動一樣,事實上,相比四足機器人、機械臂等傳統機器人設備,人形機器人有著更強的通用性。一臺人形機器人可以替代多種單一功能設備,也可以應用于多種生產生活場景。

  在今年舉辦的第19屆亞運會期間,人形仿生機器人“曉樂”用鋼琴演奏了杭州亞運會官方主題曲《同愛同在》。據“曉樂”的研發團隊介紹,開發“曉樂”彈鋼琴不是為了進軍音樂領域,而是為了研制出可模擬人類速度、力量與情感進行演奏的高性能雙臂機器人系統,以此技術帶動相關產業的發展。目前已有多家企業、餐廳購買租賃“曉樂”,開發“曉樂”新的職業技能。

  有關專家表示,隨著大語言模型推動人工智能技術進步,加之大數據和高算力帶動機器人運控算法上的技術儲備日益雄厚,人形機器人向應用階段快速邁進值得期待。而今年發布的《人形機器人創新發展指導意見》也從特種領域、制造業典型場景、民生及重點行業三類方向提出意見措施:一是加快人形機器人在特種環境應用;二是聚焦3C、汽車等制造業重點領域,打造人形機器人示范產線和工廠;三是拓展人形機器人在醫療、家政等民生領域服務應用。

  本月初,北京人形機器人創新中心有限公司在北京經開區機器人創新產業園正式注冊,標志著國內首家省級人形機器人創新中心成立。相關信息顯示,該創新中心將開展通用人形機器人本體原型、人形機器人通用大模型等5項重點任務攻關。

  作為國際科技創新中心,北京市在人形機器人領域占據了從理論技術到產品研發、再到落地應用的全鏈條優勢。今年7月,北京市政府發布《北京市機器人產業創新發展行動方案(2023—2025年)》,提出到2025年,本市機器人產業創新能力將大幅提升,培育100種高技術高附加值機器人產品、100種具有全國推廣價值的應用場景,萬人機器人擁有量達到世界領先水平。

  我國人形機器人成果與應用場景日益豐富,與國內機器人產業的快速發展密不可分。近年來,國內與機器人相關的研發機構、企業和產業園區不斷涌現,據不完全統計,10年前,中國本土企業在國內機器人市場的占有率不足5%,企業數量不過數百家。但近10年來,國內機器人相關企業注冊數量逐年上升,機器人產業基本形成從零部件、整機到集成應用的全產業鏈體系。

  值得一提的是,在人形機器人賽道上,核心零部件有著至關重要的作用。過去,我國在機器人核心零部件上長期依賴國外進口,處處受制于人。但如今,已有不少國內企業沖破技術限制,打破國外品牌在該領域的壟斷,我國在機器人核心零部件方面正在逐步實現國產化。

  減速器素有“機器人三大核心零部件之一”的稱號,它的功用有些類似人類的關節,是機器人能夠做出各種動作的重要支撐,處于機器人產業鏈的上游。在江蘇省蘇州市,有一家減速器領域的創新型企業——蘇州綠的諧波傳動科技股份有限公司(以下簡稱“綠的諧波”)。公司成立于2011年,憑借著持續不斷的研發投入和技術鉆研,在國內率先實現了精密諧波減速器的技術突破,讓這一精密零部件有了國產替代,目前,該企業在該領域的相關技術已達到國際領先水平,產品銷量位居全球第二。

  從“跟跑”到“領跑”,這是綠的諧波在諧波減速器領域的發展軌跡,也是國內機器人產業的發展變化軌跡。綠的諧波首席技術官儲建華表示:“前幾年我們主要是追求國外有的,至少我們不輸別人。但是近幾年,我們要超越國外,要在行業里起到引領性的作用?!?/p>

  不僅僅是綠的諧波,近年來,我國機器人行業涌現出越來越多的核心零部件企業,其中不少是國家級專精特新中小企業和“小巨人”企業?!吨袊鴻C器人技術與產業發展報告(2023年)》顯示,當前,我國機器人產業總體發展水平穩步提升,應用場景顯著擴展,核心零部件國產化進程不斷加快,協作機器人、物流機器人、特種機器人等產品優勢不斷增強,創新型企業大量涌現。9博體育9博體育

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