人形機(jī)器人感知系統(tǒng)的特點(diǎn)：多模態(tài)感知、高精度、實(shí)時(shí)性

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李彎彎）感知系統(tǒng)是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能交互和自主行動(dòng)的關(guān)鍵組成部分。該系統(tǒng)通常包括多種傳感器和算法，用于收集、處理和分析來自外部環(huán)境的信息。不同企業(yè)所采用的感知系統(tǒng)會有所不同，如優(yōu)必選、小米科技、宇樹科技等。

人形機(jī)器人感知系統(tǒng)包括哪些傳感器和算法

人形機(jī)器人感知系統(tǒng)包括各種傳感器，如視覺傳感器：通過模擬人類雙眼視覺系統(tǒng)的觀測原理，利用雙目相機(jī)、深度相機(jī)、激光雷達(dá)等獲取周圍環(huán)境的真實(shí)空間信息。例如，特斯拉在人形機(jī)器人上采用純視覺方案，使用三顆攝像頭實(shí)現(xiàn)低成本的環(huán)境感知。

位置傳感器：如IMU（慣性測量單元），用于測量機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及姿態(tài)信息。關(guān)節(jié)力控傳感器：包括一維壓力傳感器和一維力矩傳感器，用于測量關(guān)節(jié)的力和力矩信息。特斯拉在每個(gè)線性關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上分別放置這些傳感器，以實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

手腕和腳踝傳感器：采用六維力矩傳感器，提供手腕和腳踝的力和力矩信息。這些傳感器對于提高機(jī)器人的靈巧性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

觸覺傳感器：增加手部觸覺傳感器可以提高機(jī)器人手部的靈巧性能。特斯拉在手部使用了10個(gè)觸覺傳感器，而其他廠商也在探索基于視覺方案的觸覺傳感器。

算法方面，如視覺感知算法，包括雙目三維環(huán)境感知、3D點(diǎn)云配準(zhǔn)、位姿估計(jì)算法等，用于實(shí)現(xiàn)對外界環(huán)境的真實(shí)刻畫及數(shù)字模型的重建。

數(shù)據(jù)融合算法：將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高感知系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和魯棒性。

一般來說，人形機(jī)器人的感知系統(tǒng)會采用多模態(tài)感知，通過集成多種傳感器，實(shí)現(xiàn)視覺、位覺、觸覺等多模態(tài)感知，以獲取更全面的環(huán)境信息，另外還需要高精度和實(shí)時(shí)性，采用高精度傳感器和算法，可以確保感知系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確感知外部環(huán)境的變化，感知系統(tǒng)需要具備高實(shí)時(shí)性，以確保機(jī)器人能夠及時(shí)響應(yīng)環(huán)境變化。

市面上的人形機(jī)器人都采用怎樣的感知技術(shù)

目前市面上已經(jīng)有多款人形機(jī)器人，如優(yōu)必選的人形機(jī)器人Walker X，它的感知系統(tǒng)主要由高性能伺服關(guān)節(jié)、多維力覺、多目立體視覺、全向聽覺、慣性及測距等全方位的感知技術(shù)構(gòu)成。

具體來看，Walker X擁有41個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)，這些關(guān)節(jié)不僅具備高轉(zhuǎn)矩（4.5Nm-200Nm）和高轉(zhuǎn)速（30rpm-90rpm）的特點(diǎn)，還通過精確的控制算法實(shí)現(xiàn)了快速而穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。這些伺服關(guān)節(jié)是Walker X感知系統(tǒng)的重要組成部分，為機(jī)器人的四肢提供了靈活而有力的支持。

Walker X具備多維力覺感知能力，能夠?qū)崟r(shí)感知機(jī)器人四肢與外界環(huán)境的接觸力大小和方向。這種感知能力使得Walker X能夠在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行柔順的物理交互，確保人機(jī)交互的安全性。

Walker X采用了多目立體視覺技術(shù)，通過多個(gè)攝像頭捕捉周圍環(huán)境的三維信息。這種技術(shù)使得Walker X能夠?qū)崟r(shí)感知物體的位置、形狀和大小等信息，為機(jī)器人的導(dǎo)航、避障和物體識別等任務(wù)提供了重要的支持。

另外，Walker X的全向聽覺系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)感知來自四面八方的聲音信息。通過先進(jìn)的音頻處理算法，Walker X能夠準(zhǔn)確識別語音指令、環(huán)境噪音等信息，并與用戶進(jìn)行自然的語言交互。

Walker X還配備了慣性和測距傳感器，用于實(shí)時(shí)感知自身的姿態(tài)、速度和位置等信息。這些傳感器能夠確保Walker X在行走、導(dǎo)航等任務(wù)中的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

小米科技的人形機(jī)器人CyberOne，其感知系統(tǒng)由多個(gè)傳感器和先進(jìn)的算法組成，使得機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)感知周圍環(huán)境，進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)及決策。該系統(tǒng)集成了多種感知技術(shù)，包括視覺、聽覺、力覺等，確保機(jī)器人在各種復(fù)雜環(huán)境中都能做出準(zhǔn)確的反應(yīng)。

視覺感知方面，CyberOne搭載了自研的Mi-Sense深度視覺模組，結(jié)合AI算法，使其具有完整的三維空間感知能力。該視覺系統(tǒng)能夠?qū)φ鎸?shí)世界進(jìn)行三維虛擬重建，為機(jī)器人的導(dǎo)航、避障和物體識別等任務(wù)提供重要支持。同時(shí)，通過深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，CyberOne能夠?qū)崿F(xiàn)人物身份識別、手勢識別、表情識別等功能，從而與人類進(jìn)行更自然的交互。

聽覺感知方面，CyberOne具備全向聽覺系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)感知來自四面八方的聲音信息。結(jié)合自研的MiAI環(huán)境語意識別引擎和MiAI語音情緒識別引擎，CyberOne能夠識別85種環(huán)境音和6大類45種人類情緒，實(shí)現(xiàn)更智能的交互體驗(yàn)。

力覺感知方面，CyberOne具備多維力覺感知能力，能夠?qū)崟r(shí)感知機(jī)器人四肢與外界環(huán)境的接觸力大小和方向，確保人機(jī)交互的安全性。CyberOne還配備了慣性和測距傳感器，用于實(shí)時(shí)感知自身的姿態(tài)、速度和位置等信息，確保機(jī)器人在行走、導(dǎo)航等任務(wù)中的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

宇樹科技人形機(jī)器人Unitree G1的感知系統(tǒng)是其實(shí)現(xiàn)智能化交互和高效任務(wù)執(zhí)行的核心部分。視覺感知方面，Unitree G1搭載了Intel RealSense D435攝像機(jī)和LIVOX-MID360 3D激光雷達(dá)，這些先進(jìn)的視覺傳感器共同構(gòu)成了G1的全方位探測與感知能力。通過這些傳感器，G1能夠?qū)崿F(xiàn)360°的探測感知，極大地增強(qiáng)了其對周圍環(huán)境的理解和適應(yīng)性。

傳感器配置方面，Unitree G1配備Intel RealSense D435攝像機(jī)，這是一款高性能的RGB-D攝像機(jī)，能夠提供深度信息和彩色圖像，幫助G1識別物體和人員，以及構(gòu)建周圍環(huán)境的三維模型。Unitree G1還配備LIVOX-MID360 3D激光雷達(dá)，這款激光雷達(dá)能夠掃描周圍的環(huán)境，為G1提供精確的距離測量和障礙物檢測，確保機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的安全導(dǎo)航。

寫在最后

目前而言，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，人形機(jī)器人的感知系統(tǒng)將更加智能化，能夠更好地理解和響應(yīng)人類的需求。未來的感知系統(tǒng)也將更加模塊化，可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求進(jìn)行靈活配置和擴(kuò)展。同時(shí)，隨著傳感器和算法的不斷發(fā)展，人形機(jī)器人感知系統(tǒng)的成本將逐漸降低，人形機(jī)器人也將會更加普及和實(shí)用。