特斯拉创始人称:“As you see Optimus develop, it's really going to transform the world to a degree even greater than the cars”,引起了全世界对仿人机器人的高度关注。

这种仿人机器人,属于双足大仿人机器人,即身高在1.3m以上、双腿可以行走、形态仿人的机器人。这类机器人,是各种机器人中技术难度最大的一类,具有旋转自由度异常丰富、对平衡能力要求极高、能够完成多种非固定任务、适应人类生活环境的特点,可以成为人类助手,用于生活、生产、军事、太空探索等多个方面。

一、 国际发展形势

在2021年8月举行的特斯拉“人工智能日(AI Day)”上,CEO马斯克称正在研发“特斯拉人形机器人(Tesla Bot)”,并公布了第一款产品擎天柱(Optimus)的三维渲染图。根据6月3日最新消息,特斯拉将在今年9月30日第二届“人工智能日”上发布仿人机器人原型产品,计划2023年开始批量生产。

通过公开资料了解,特斯拉仿人机器人计划采用电机方式驱动,机身采用轻量化材料,外形接近人类,其设计身高约为173公分,重约56公斤,具有40个自由度(每条胳膊6个,脖子2个,躯干2个,每只手6个,每条腿6个)。有较好的平衡能力,行走更加自然,可以实现8km/h速度运动。可以实现搬运功能,最多可提约20公斤的物品,手臂伸展举力约4.5公斤。

特斯拉机器人 Tesla Bot

俄罗斯研制的第一代机器人航天员Skybot F-850(Fedor)于2019年8月搭乘“联盟MS-14”飞船到达国际空间站,在轨完成了电缆截断、电连接器插拔等测试任务,于2019年9月返回地球。在灵巧操作、VR人机交互等技术方面取得诸多进展。第二代机器人航天员计划2024年发射,将开展舱外作业任务。

图 俄罗斯机器人航天员Skybot F-850

Valkyrie,是美国航空航天局(NASA)研发的一款仿人机器人,目前还在研发调试状态。机器人高1.9米,重125公斤。“女武神”胸前有一个类似钢铁侠的指示灯,四肢和腰部都有很不错的灵活度。Valkyrie配备了声纳和激光雷达,头部、手部、腹部和腿部也都有传感器。腿部的摄像头也能够帮助机器人从多个角度进行环境观察。

美国机器人航天员美国Valkyrie

国内持续研发时间最长的单位——北京理工大学、中国第一家从事双足大仿人机器人研发的公司——北京钢铁侠科技有限公司,均是国内仿人机器人研发优势单位。

二、 国内产业现状

北京钢铁侠科技有限公司,成立于2015年9月,建有中国人工智能学会荣誉理事长李德毅院士专家工作站,是中国第一家从事双足大仿人机器人研发和推广的公司,是国家高新技术企业、中关村瞪羚企业、专精特新企业、北京市知识产权示范单位。

从成立至今,钢铁侠科技已经成功研发五代双足大仿人机器人ART,提出了机器人“运动脑”概念和设计架构,深入研究机器人感知和控制技术,持续开发机器人操作系统ROS,取得了明显的成果,获得“中国商用机器人最佳品牌”“最佳技术创新奖”“中国最佳特种机器人”“国家服务机器人示范单位”“技术突破示范单位”等荣誉。

图 北京钢铁侠科技有限公司仿人机器人ARTROBOT

经过六年多的发展,钢铁侠科技依托机器人“运动脑”技术,研发了多种轮式、腿式机器人,把人工智能和机器人技术结合起来,牵头制定了6项机器人领域国家标准,创始人张锐成为全国仿生学标准化技术委员会第一任委员,入选教授级高级工程师、中关村高聚工程领军人才、北京市有突出贡献的科学技术人才等人才项目,在高校教育、特种和工业领域展开移动型机器人应用。

钢铁侠科技的仿人机器人研发历程,大致分为三个阶段:2015-2017年,主要研究机械结构、步态算法、电气组成,在机器人系统集成方面获得突破,两年研发了三代机器人产品,多位国家领导人先后考察过钢铁侠科技的双足大仿人机器人;2018-2020年,主要提高机器人速度等性能指标和可靠性,又研发了两代机器人;2021-今,钢铁侠科技根据客户需要,针对具体场景、面向具体任务研发仿人机器人,先后承担了两项重要型号任务。

在科研项目方面,钢铁侠科技承担了北京市科委重大专项“机器人高算力低功耗步态控制器研制”“高抗扰性目标检测检测技术及应用”,分别解决了仿人机器人控制器和目标检测的难题。作为纯内资的民族企业,钢铁侠科技成为中国唯一一家有资格、有能力承担国家重要任务的双足大仿人机器人研发企业。