封面:超市中的忙碌人形机器人
CyberDaily:
人形机器人的探索之旅
在先前的一篇文章中,我们概述了全球人形机器人的发展现状。令人瞩目的是,双足驱动设计已成为主流,与轮式人形机器人相比,其占比高达7/3。这一现象揭示了一个不争的事实:在开发人形机器人时,双足驱动已成为默认的设计选择。这种产品趋同的现象不仅加剧了市场上的竞争,同时也推动了双足驱动技术的不断进步与发展。
在探讨人形机器人的发展时,我们不得不关注其移动工具和操作方式。SanctuaryAI联合创始人兼CEO乔迪·罗斯强调,腿对于人形机器人而言,更像是达成任务的移动工具,而手则是需要优先突破的关键所在。美国劳工统计局的数据显示,人类在工作中98%的任务都需要手指的精细操作来完成。因此,轮式驱动的人形机器人能够更高效、稳定地与人类协同工作。然而,类人腿的设计面临物理限制,如稳定性和平衡性,这在一定程度上可能威胁到人类的安全。乔迪·罗斯透露,其内部设定的目标是全球首个部署1000个人形机器人的项目,将采用轮式人形机器人进行部署。 这里并不是说双足驱动没有优势。长远来看,人形机器人若要抵达更远、更广阔的区域,并在不同地形和复杂任务中游刃有余,双足驱动无疑是关键。尽管面临诸多挑战,但这一领域仍值得深入探索。
然而,回到现实商业环境中,客户往往更关注机器人能否高效、实用地完成任务,实现所谓的降本增效。在这方面,轮式人形机器人似乎更符合市场需求。
因此,接下来我们将深入剖析轮式人形机器人的特点、优势及其对商业化的潜在影响。首先,让我们来了解什么是轮式人形机器人。
因此,接下来我们将深入剖析轮式人形机器人的特点、优势及其对商业化的潜在影响。首先,让我们来了解什么是轮式人形机器人是一种以轮子为主要驱动方式、外观和结构高度模仿人类的机器人。它们结合了轮式移动的高效性与人形设计的灵活性,能够在各种环境中自如穿梭,执行多样化的任务。
这类机器人的主要特点包括:
轮式驱动: 采用轮子作为移动方式,使得机器人能够迅速且平稳地穿梭于各种环境之中。
人形结构: 整体外观和关节结构与人类相似,配备类似头部、躯干、手臂和腿部等部分,使得机器人能够执行人类活动所需的任务。
智能性: 通常配备传感器和人工智能模型(或机器人系统),使得机器人能够感知环境、自主导航并执行任务。
在驱动方式上,轮式人形机器人通常采用电机驱动。电机驱动是一种常见的驱动方式,通过电动机控制轮子的转动来实现机器人的移动。根据需求和控制的精确程度,电机可以是直流电机、步进电机或伺服电机等。此外,还有差速驱动、多轮配置以及悬挂系统等技术进一步优化机器人的性能。
与双足人形机器人相比,轮式人形机器人在某些方面具有显著优势。它们能够更高效地移动和执行任务,同时具备更高的稳定性和安全性。这些优势使得轮式人形机器人在商业领域具有广阔的应用前景和市场需求。我们对比了轮式和双足人形机器人,发现轮式人形机器人在移动速度、能耗以及负载能力上均表现出显著优势,特别是在规整且平坦的环境中,以及任务重复性高的场景下,其适用性更为突出。值得一提的是,其造价相较于双足人形机器人更为亲民,为客户在租赁或购买时提供了更具吸引力的选择。而双足人形机器人在地形适应性、灵活性以及交互体验上则更为出色,特别适合在不规则或复杂环境中工作,以及需要高度灵活性和互动性的应用场景。
从实际应用的角度看,无论是工业领域还是其他行业,甚至是商场这样的环境,其地形大多较为平坦且规整,因此轮式人形机器人在此类场景下将发挥更大的作用。当然,最终的选择还需根据客户的实际部署环境来定。为了帮助客户更好地做出决策,我们可以参考以下表格中的特性维度,这些维度在一定程度上反映了各种类型人形机器人的优劣势。例如,在巡逻场景中,客户可能会更倾向于选择轮式人形机器人作为自动化方案。由于表格内容较长,这里仅展示部分对比结果。
那么,轮式人形机器人究竟是如何运作的呢?其工作原理与双足人形机器人相似,但平衡控制方式有所不同。例如,两轮人形机器人会借助陀螺仪等技术来维持平衡。
轮式人形机器人依赖于多种传感器和先进的AI算法,以实现高效移动和智能交互。首先,通过摄像头、雷达和超声波传感器,机器人能够收集周围环境的信息,包括障碍物、地形和路径等。这些感知数据经过SLAM(同步定位与地图构建)技术的处理,助力机器人实时构建环境地图,并规划出最优移动路径。
在控制系统中,机器人依据规划路径和任务需求,通过电机驱动轮子转动,从而实现移动和转向。对于需要高度平衡的两轮机器人而言,陀螺仪和加速度计等传感器会持续监测机器人的姿态,并通过调整电机输出保持平衡,确保机器人在不同地形上的稳定行驶。
此外,为了增强与人类的沟通和互动能力,轮式人形机器人配备了多模态AI模型。这些模型不仅支持远程操控,还具备语音识别、手势识别等技术,使得机器人能够与人类进行自然、实时的交互。它们能接收人类指令、提供实时反馈,并基于大行为模型驱动任务执行,以满足各种复杂的操作需求。
值得一提的是,轮式人形机器人的应用历史可追溯至2009年。当时,德国航空航天公司发布了Justin(也被称为Rollin' Justin),这是一款自主可编程的轮式人形机器人。它由德国航空航天中心机器人和机电一体化研究所开发,并配备了人工远程遥感控制系统。如今,Justin正通过AI训练和机器人学习不断进化,未来有望在家庭、工业及航天等多个领域发挥重要作用,如自主接球、煮咖啡以及协助航天员修复卫星等任务。
轮式机器人或轮式人形机器人在早期便已崭露头角,并在多个领域得到广泛应用,如餐厅和酒店的自动编程机器人。随着AI技术的迅猛发展,尤其是大模型如VLM/BLM等视觉和行为大模型的应用,人形机器人在自主性方面取得了显著提升。例如,英伟达的GR00T技术助力众多明星人形机器人,如1XEVE/NEO和Digit,接受真实或模拟训练,从而在短时间内实现真正自主的任务执行。
在全球人形机器人wiki中,我们收录了众多AI驱动的轮式人形机器人(共计39个)。接下来,我们将挑选其中最具代表性的几款轮式人形机器人进行介绍。
EVE是由挪威机器人公司1X打造的一款先进的轮式人形机器人,并得到了OpenAI的支持。该机器人已训练了数百个模型,使其能够集群或单独执行任务。EVE身高87米,体重87公斤,最高时速可达5公里/小时,速度远超双足人形机器人。此外,它还具备强大的携带能力和长时间的续航能力。作为一个通用的人形机器人,EVE适用于多种场景,如医院、航天航空中心和物流领域,主要用于日常任务护理、巡逻等场景。延伸阅读:
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