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(kāi)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(kāi)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(zhǎng)。
人形機(jī)器人技術(shù)難點(diǎn)如下
1 導(dǎo)航避障
涉及對(duì)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。
2 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(duì)動(dòng)作進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,對(duì)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(duì)象并施加適宜幅度和力度的動(dòng)作。
5 電源系統(tǒng)
滿(mǎn)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(zhǎng)續(xù)航,對(duì)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。
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(jí)傳動(dòng)比大,體積小,質(zhì)量小,運(yùn)動(dòng)精度高等特征;RV減速器是是旋轉(zhuǎn)矢量(Rotary Vector)減速器的簡(jiǎn)稱(chēng)
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(jī)器人中機(jī)座
中國(guó)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較多,產(chǎn)業(yè)分布與中國(guó)制 造業(yè)發(fā)達(dá)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(gè)中國(guó)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈上中游龍頭企業(yè)
一種用于機(jī)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(jī)械臂的輸出端;至少一個(gè)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(shí)定位與地圖構(gòu)建,主要用于解決機(jī)器人在 實(shí)際環(huán)境中的定位與運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航問(wèn)題;云平臺(tái)為機(jī)器人提供更大的信息存儲(chǔ)空間和 超強(qiáng)的計(jì)算能力
芯片主要負(fù)責(zé)機(jī)器人作業(yè)的數(shù)據(jù)計(jì)算和指令下達(dá);控制器主要負(fù)責(zé)發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令;伺服舵機(jī)主要用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的關(guān)節(jié);減速器主要安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)處
傳感器是機(jī)器人具有類(lèi)人知覺(jué)與反應(yīng)能力的基礎(chǔ),可分為用于測(cè)量智能機(jī)器人自身狀態(tài)的內(nèi)部傳感器和用于測(cè)量與機(jī)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(duì)功率計(jì)算的影響
1政策扶持:機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入年均增速超過(guò)20%;2社會(huì)因素:勞動(dòng)供給減少,人口老齡化和人工成本走高;3經(jīng)濟(jì)發(fā)展:第三產(chǎn)業(yè)有望拉動(dòng)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的需求量
CyberOne(小米動(dòng)力)身高177體重52自由度21最大負(fù)荷1.5成本70萬(wàn)人民幣;Optimus身高172體重73自由度50最大負(fù)荷9成本2萬(wàn)美元
電機(jī)驅(qū)動(dòng)上擎天柱擁有 2.3KWH,52V 電壓的電池組;28個(gè)定制關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器,6種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng);采用仿生思維將機(jī)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(jī)器人采用智能駕駛攝像頭與Autopilot 算法,內(nèi)置 FSD 芯片,能夠識(shí)別周 圍物理環(huán)境的高頻特征并進(jìn)行立體渲染,良好的空間感知能力
哈工大HIT-III機(jī)器人能完成上,下斜坡等動(dòng)作;THBIP-II身高 0.75m,具有 24 個(gè)自由度;Walker機(jī)器人能完成上,下臺(tái)階等動(dòng)作;鐵大CyberOne 13 個(gè)關(guān)節(jié)和21個(gè)自由度
送餐機(jī)器人推廣過(guò)程中也出現(xiàn)了一些技術(shù)瓶頸,在送餐過(guò)程中循跡路徑偏差,人機(jī)交互功能不夠智能化等問(wèn)題,循跡過(guò)程中路徑穩(wěn)定性和障礙物識(shí)別可靠性
機(jī)器人心靈感應(yīng)和類(lèi)似技術(shù)將使機(jī)器人在更廣泛的環(huán)境中進(jìn)行教學(xué),使用我們的機(jī)器人遙動(dòng)系統(tǒng)收集大規(guī)模數(shù)據(jù),以教機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界中自主行動(dòng)和適應(yīng)