運(yùn)動(dòng)控制和人工智能是人形機(jī)器人技術(shù)落地的核心難點(diǎn)。
一方面,人形機(jī)器人的機(jī)械構(gòu)造、驅(qū)動(dòng)和控制的復(fù)雜程度都遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的機(jī)器人。要使人形機(jī)器人像人一樣運(yùn)動(dòng),并按要求執(zhí)行任務(wù),開發(fā)者需要設(shè)計(jì)合理高效的機(jī)械結(jié)構(gòu)(骨骼), 根據(jù)各部位運(yùn)動(dòng)需求構(gòu)建執(zhí)行精度高的驅(qū)動(dòng)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(shí)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(jī)器人以一定的自主性完成任務(wù)的能力,即實(shí)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(jī)器人技術(shù)難點(diǎn)
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(dòng)等決策,與自動(dòng)駕駛存在相似之處;但人形機(jī)器人工作環(huán)境非結(jié)構(gòu)化,且活動(dòng)形式是在三維空間中活動(dòng),所需決策可能更為復(fù)雜,需要人工智 能的進(jìn)一步發(fā)展。
3、自主行動(dòng):包括與人的交互和與物的交互,目前的技術(shù)距離讓機(jī)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(dòng):從保持站立,到穩(wěn)定行走、實(shí)現(xiàn)跑動(dòng),每一步都存在挑戰(zhàn)。機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面,需要合理 設(shè)計(jì)機(jī)器人腿腳結(jié)構(gòu),以及各部分的連接和運(yùn)動(dòng)方式;驅(qū)動(dòng)層面,腿部輸出大扭矩的需求,需要高功 率密度的電機(jī);計(jì)算和控制層面,規(guī)劃行走動(dòng)作涉及多體運(yùn)動(dòng)和接觸建模相關(guān)的規(guī)劃和運(yùn)算,實(shí)現(xiàn)有 適應(yīng)性的穩(wěn)定行走,以及跑動(dòng)、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作,則需要根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)對動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)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(dòng),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(shí)時(shí)計(jì)算與調(diào)整等挑戰(zhàn),以確保找到動(dòng)作對象并施加適宜幅度和力度的動(dòng)作。
5、電源系統(tǒng):滿足機(jī)器人復(fù)雜運(yùn)算高能耗的需求,同時(shí)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(jī)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(jì)制造的持續(xù)進(jìn)步。
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