人形機(jī)器人新品大爆發(fā)！突破關(guān)節(jié)極限，AI融合跨過(guò)“聰明”難關(guān)，進(jìn)入萬(wàn)元階段

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）8月20日，《黑神話：悟空》正式上線后在國(guó)內(nèi)引起關(guān)注。就在前一天，機(jī)器人公司宇樹(shù)科技宣布 G1 人形機(jī)器人進(jìn)行了量產(chǎn)設(shè)計(jì)升級(jí)，升級(jí)后能夠進(jìn)行單腳跳、360° 旋轉(zhuǎn)跳等動(dòng)作，官方也展示了其基于端到端和仿真訓(xùn)練使用棍棒的視頻。讓機(jī)器人也能像人一樣靈活是機(jī)器人企業(yè)在不斷努力的方向。

就在近期，國(guó)內(nèi)多家機(jī)器人企業(yè)展示了公司最新的機(jī)器人進(jìn)展，除了宇樹(shù)科技，浙江人形機(jī)器人創(chuàng)新中心、星動(dòng)紀(jì)元、逐際動(dòng)力等都推出了新品，并且在技術(shù)、實(shí)用性等多個(gè)方面都實(shí)現(xiàn)了新的進(jìn)展。

突破關(guān)節(jié)極限，人形機(jī)器人走向高扭矩、高轉(zhuǎn)速

宇樹(shù)科技的G1 人形機(jī)器人是其在5月發(fā)布的產(chǎn)品，定價(jià) 9.9 萬(wàn)元起。3個(gè)月后，宇樹(shù)對(duì)其進(jìn)行量產(chǎn)設(shè)計(jì)升級(jí)，也就是此次發(fā)布的是G1 量產(chǎn)版本，更符合量產(chǎn)要求。在性能上，宇樹(shù)G1 人形機(jī)器人量產(chǎn)版單腳跳、360°旋轉(zhuǎn)跳、上下樓梯等動(dòng)作，平衡能力和控制能力都變得更強(qiáng)。

圖：宇樹(shù)科技G1 關(guān)節(jié)布置方案

宇樹(shù)科技以機(jī)器狗賽道入局，但機(jī)器人的復(fù)雜度比機(jī)器狗要高很多，在動(dòng)力性能、關(guān)節(jié)靈活度感知、交互。那么G1 人形機(jī)器人量產(chǎn)版的彈跳能力是基于哪些技術(shù)迭代實(shí)現(xiàn)的呢？

從其介紹來(lái)看，機(jī)器人的彈跳能力主要得益于其下肢設(shè)計(jì)和關(guān)節(jié)電機(jī)的最大扭矩。動(dòng)態(tài)平衡控制、傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、算法的快速處理等多種技術(shù)的綜合應(yīng)用則保證機(jī)器人的穩(wěn)定性。

根據(jù)介紹，宇樹(shù)的G1身高約127cm，體重約35kg，最大關(guān)節(jié)扭矩達(dá)120N.m，總自由度（關(guān)節(jié)電機(jī)）43個(gè)。扭矩的性能是機(jī)器人進(jìn)行強(qiáng)力跳躍的重要物理基礎(chǔ)，扭矩的大小直接關(guān)聯(lián)到機(jī)器人動(dòng)作的爆發(fā)力，較大的扭矩輸出讓機(jī)器人能在瞬間釋放能量，實(shí)現(xiàn)上升和前進(jìn)的動(dòng)力。此外，超大關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)角度空間，為其帶來(lái)了更強(qiáng)的靈活性。

另一家機(jī)器人企業(yè)星動(dòng)紀(jì)元也發(fā)布了公司首款產(chǎn)品級(jí)人形機(jī)器人——STAR 1。從其產(chǎn)品參數(shù)來(lái)看，也實(shí)現(xiàn)了扭矩和轉(zhuǎn)速的技術(shù)跨越。官方介紹，星動(dòng)紀(jì)元突破關(guān)節(jié)極限，STAR 1最大關(guān)節(jié)扭矩400Nm，轉(zhuǎn)速高達(dá)25rad/s。這使得星動(dòng)STAR1最大奔跑速度高于6m/s，最大負(fù)載160kg，耐力負(fù)重、高爆發(fā)短跑。

機(jī)器人四肢的功能性和靈活性是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，多自由度讓機(jī)器人能夠進(jìn)行復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，提高其適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)能力。通過(guò)獨(dú)立控制每個(gè)關(guān)節(jié)，機(jī)器人可以調(diào)整其姿態(tài)以適應(yīng)不同的地表。

STAR 1總自由度達(dá)到55個(gè)，四肢活動(dòng)范圍進(jìn)一步提升。雙腿有12個(gè)（6x2）自由度，雙臂有14個(gè)（7X2）自由度，腰、頸各有3個(gè)和2個(gè)自由度，單手12個(gè)主動(dòng)自由度。星動(dòng)紀(jì)元表示，STAR 1有12 DOF全驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高精度觸覺(jué)。

宇樹(shù)科技的G1機(jī)器人配備了23到43個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)，擁有43個(gè)自由度，單手臂自由度為肩關(guān)節(jié)3個(gè)+肘關(guān)節(jié)2個(gè)+腕關(guān)節(jié)2個(gè)（選配），單腿自由度為髖關(guān)節(jié)3個(gè)+膝關(guān)節(jié)1個(gè)+踝關(guān)節(jié)2個(gè)，可以完成跳躍、旋轉(zhuǎn)等復(fù)雜動(dòng)作。由此看星動(dòng)紀(jì)元STAR 1在運(yùn)動(dòng)性能上也不差，從其宣傳圖看到STAR 1還能舉重。

圖：星動(dòng)紀(jì)元STAR 1

目前來(lái)看，浙江人形機(jī)器人創(chuàng)新中心的領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI和星動(dòng)紀(jì)元STAR 1、宇樹(shù)科技G1都為其機(jī)器人打造了高精度輕量化仿人臂，領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI單臂負(fù)載 5 公斤，操作精度 ≤0.1 mm。宇樹(shù)科技G1單臂負(fù)載3公斤。

感知能力升級(jí)，靈巧手更智能
當(dāng)前，機(jī)器人行業(yè)都在探索AGI（通用人工智能），具身智能被認(rèn)為是通往AGI的關(guān)鍵之路。需要認(rèn)識(shí)到的是具身智能是一個(gè)漸進(jìn)化的過(guò)程，因?yàn)橹悄荏w需要收集聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、定位等各種信息，需要有充足的傳感器，例如視覺(jué)、觸覺(jué)、慣性、距離、位置等傳感器，為其打造學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

在上肢逐漸成為人形機(jī)器人具身智能的焦點(diǎn)的時(shí)候，靈巧手成為其關(guān)鍵部件，更智能的靈巧手具備三個(gè)關(guān)鍵的特點(diǎn)，一是高自由度，這一點(diǎn)我們?cè)谏鲜鎏岬降男缕分卸寄芸吹?。二是多傳感器。三是結(jié)合落地場(chǎng)景的足夠多的數(shù)據(jù)。更為重要的是，算法的落地也需要更加智能的靈巧手進(jìn)行配合。

領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI靈巧手的自由度為6 DoF，指尖力10 N，關(guān)節(jié)速度150度/s。逐際動(dòng)力發(fā)布的最新一代全尺寸人形機(jī)器人CL-2正是配備了全新的靈巧手，能夠完成更多動(dòng)作。

從近期發(fā)布的新品看到，人形機(jī)器人不僅在運(yùn)動(dòng)能力上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的跨越，在感知能力上同樣迎來(lái)了迭代。

除了上述提到的靈巧手的感知，領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI還配備了多目環(huán)視相機(jī)、IMU、RGBD 傳感器。宇樹(shù)科技G1配備了3D LiDAR和RealSense深度攝像頭。這些傳感器讓機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)感知和導(dǎo)航周圍環(huán)境。STAR 1的手、眼（視覺(jué)傳感器）位置的設(shè)計(jì)完全模擬人類，可以最大限度地復(fù)用人類數(shù)據(jù)，使得機(jī)器人在感知、識(shí)別、交互等方面更加自然流暢。


走向具身智能，AI+人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)落地

在走向具身智能的過(guò)程中，AI技術(shù)的高速發(fā)展為其帶來(lái)了更多的可能性。那么AI跟機(jī)器人能夠怎么融合，大模型接入機(jī)器人進(jìn)展如何？

隨著人形機(jī)器人需要處理的信息越來(lái)越多，我們?cè)诮诎l(fā)布的人形機(jī)器人中也能看到機(jī)器人對(duì)于AI算力的需求也在不斷提升。

星動(dòng)紀(jì)元STAR 1的AI算力達(dá)到了275 TOPS，根據(jù)介紹，STAR 1 采用了硬件模塊化設(shè)計(jì)理念，使得人形機(jī)器人的本體構(gòu)造支持完全復(fù)用，智能算法能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫切換。STAR 1 內(nèi)置AI大模型，支持模仿學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)，可以不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化步伐穩(wěn)定性和上肢靈活性。

領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI采用11代17高性能CPU，可升級(jí)13代17高性能CPU，GPU算力為275 TOPS。

在接入AI能力后，領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI具備擬人全身模仿學(xué)習(xí)、類人具身智能導(dǎo)航的能力。采用隱空間優(yōu)化與融合模型預(yù)測(cè)控制的動(dòng)作模仿學(xué)習(xí)，能夠快速學(xué)習(xí)新動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)高自由度作業(yè)臂連續(xù)動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)下穩(wěn)定站立。類人具身智能導(dǎo)航的能力是采用大模型結(jié)合強(qiáng)化學(xué)習(xí)的決策規(guī)劃框架，兼顧用戶指令理解與開(kāi)放空間感知。

深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法也是近幾年業(yè)內(nèi)主流的技術(shù)路徑，且發(fā)展得比較領(lǐng)先。宇樹(shù)科技創(chuàng)始人兼CEO王興興表示，人形機(jī)器人和四足機(jī)器人可以使用幾乎完全相同的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法。宇樹(shù)科技的四足機(jī)器人、人形機(jī)器人的運(yùn)作控制算法采用的是強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法。

宇樹(shù)科技G1可以選配NVIDIA Jetson Orin，采用端到端感知+深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的技術(shù)路徑。端到端感知讓人形機(jī)器人的智能交互導(dǎo)航能力更加精確，這也是宇樹(shù)G1能夠順利判斷樓梯上是否有障礙物、樓梯高度等因素，進(jìn)行步態(tài)規(guī)劃。

未來(lái)深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)還能往更多的方向發(fā)展，王興興提到了四個(gè)方面，一是全身任意姿態(tài)或舞蹈等動(dòng)作，模仿深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)。二是復(fù)雜地形下，全身任意穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。三是手部，復(fù)雜物品或零部件，較復(fù)雜靈巧操作。四是基于圖像或深度數(shù)據(jù)，感知數(shù)據(jù)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)導(dǎo)航避障。

關(guān)于AI大模型接入人形機(jī)器人，宇樹(shù)科技在研發(fā)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，在接入AI大模型后，人形機(jī)器人具備了語(yǔ)音交互的能力，也可以讓大語(yǔ)言模型規(guī)劃一些功能讓機(jī)器人去執(zhí)行，“但實(shí)際上最終效果不是特別理想，因?yàn)樽龅氖虑槎际翘崆耙?guī)劃好的動(dòng)作和功能，如果超出這些認(rèn)知范圍，它的規(guī)劃能是比較差的，并且每次的成功率并不是特別高。同樣的一個(gè)問(wèn)題，或者跟它講一樣的話，再次與它交流時(shí)，機(jī)器人有可能理解也不是特別到位?！蓖跖d興提到。

大語(yǔ)言模型在實(shí)現(xiàn) AGI 的路上是否繞了很大的彎？未來(lái)是否有新的模型可以解決上述出現(xiàn)的問(wèn)題，也需要機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)共同突破。


小結(jié)：

從上述的新品中，也能看到不同的機(jī)器人企業(yè)打造了各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且為其產(chǎn)品打造了差異化競(jìng)爭(zhēng)。

例如領(lǐng)航者2號(hào)NAVIAI是首個(gè)具有精確技能作業(yè)能力的人形機(jī)器人，具備了通用高精智能操作的優(yōu)勢(shì)，突破了長(zhǎng)序列操作任務(wù)行為決策與可泛化高精度伺服控制技術(shù)，支持物品搬運(yùn)、物品抓放、伺服插孔。宇樹(shù)科技G1在下肢穩(wěn)定性、平衡能力也具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)行彈跳、后空翻等動(dòng)作。星動(dòng)紀(jì)元STAR 1則憑借其在扭矩、轉(zhuǎn)速等明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，運(yùn)動(dòng)靈活性和承載能力更強(qiáng)。

值得期待的是，在AI加速下的機(jī)器人技術(shù)，每天都在升級(jí)進(jìn)化。也就是說(shuō)，人形機(jī)器人將在使用過(guò)程中不斷進(jìn)化，或許今年是年齡為一歲的STAR 1，跟你生活一年甚至幾年后，就已經(jīng)能夠更加懂你，且更加聰明了。