天工开物智破难关——北京人形机器人“天工”怎么奔驰起来

liukang20242个月前 (05-04)吃瓜快乐1087

日前，北京人形机器人立异中心在北京经开区发布全球首个纯电驱拟人奔驰的全尺度人形机器人。本报记者和冠欣摄（材料相片）

明末，宋应星创作了国际上第一部农业和手工业综合性作品——《天工开物》；约400年后，北京人形机器人母渠道“天工”发布，完成了全球首例纯电驱全尺度人形机器人的“拟人奔驰”。

“拟人奔驰”是人形机器人研制面对的国际性难题，但上月底在北京亦庄露脸的“天工”，却是踏着平稳的脚步一路小跑着来到发布会现场。怎么故6公里/小时的速度跑起来？记者就此采访了“天工”背面的研制团队。

灵活关节扛住运动爆发力

“天工”诞生地——北京人形机器人立异中心，研制办公室的布设很简略。一群“80后”“90后”工程师围坐在一张长长的会议桌旁，身边是机器人的各种构件。

物自天然生成，工开于人。创建之初，北京人形机器人立异中心设定了攻关本体原型、通用大模型、运控体系、操作体系、东西链等五大技能难题。“天工”的露脸，代表了其在本体、运控上的打破。

本体便是机器人的身体。“和人相同，它也要有四肢和肩、肘、髋、膝、踝关节，也要相互配合地动起来。”刘益彰担任本体原型的研制，对“天工”每条臂膀上的3个关节、每条腿上的6个关节都熟稔于心。

与人类不相同，人形机器人的关节里藏着电机、减速器、编码器、操控器四大要害零部件：电机能让关节动起来，一起凭借减速器操控转速；编码器用来记载运动的方位，操控器则让关节精准发力。

原理看起来简略，但把这些零部件组合在一起十分困难。“不能太大、太沉，要像人类相同灵活。拿膝关节为例，其实只要碗口巨细。”刘益彰说，机器人的身体部件要尽或许省地儿，但关节也得满意强壮，由于跑步时，脚在离地时需要高爆发力，落地时也会发生强壮的反作用力。曩昔5个月，刘益彰带着团队重复优化规划每个关节，改了十几个版别。终究，最大关节分量操控在2公斤左右，最小的只要几百克，一起还保证了扭矩和精度。

“天工”实际上还有一双五指灵活的手，每根手指的活跃度与人类简直相同，单手最多能够抓取3公斤重的物体。尽管手上没有皮肤，结构反常坚固，“天工”仍然能灵活地抓取鸡蛋、并保证蛋壳不破。“这是由于手指上有触觉传感器，抓取触摸到鸡蛋时，机器人自己知道需要用多大力气。”刘益彰解说。

在一次次跌倒中“学”会奔驰

刘益彰带领的本体团队赋予了“天工”躯体，而郭宜劼担任的运控团队教它怎么站起来、走起来、跑起来。

运控体系相当于人类的小脑，决议着机器人的四肢怎么运动。让机器人跑起来不简单，“拟人奔驰”更是难上加难。奔驰除了检测本体关节能否接受比行走、站立高出数倍的力气冲击，还得保证姿势平稳。

“奔驰时会有一刹那是双脚腾空，没有了支撑就很简单跌倒。”郭宜劼一有空就会到马路上调查路人是怎么行走奔驰的，甚至会拍成视频一帧一帧地调查慢动作。人在奔驰时会主动调理四肢和重心，防止跌倒，机器人怎么完成运动操控？这一直是人形机器人研制所面对的国际性难题，因而许多机器人都只能慢慢跨步，让人忧虑随时或许跌倒。

以往，职业对机器人运控一般采纳模型猜测和强化学习两条路。模型猜测就好像依照公式计算结果，难以习惯不同的环境，所以团队一开始就挑选了强化学习这条路，也便是在仿真国际不断学习和练习。可试了几回，郭宜劼就发现行不通，机器人在运动时身体颤动显着。

怎么能让机器人“学习”人类？团队自主研制了运动技能学习办法，让机器人根据对人类奔驰的状况回忆强化仿照学习。形象地说，“天工”在学习奔驰时共分两步：“吸收”人类运动过程中关节改变等各种数据并进行仿照；有了人类数据的辅导，它在仿真环境中边跑边摔，在探究和试错中学习，逐步生长。终究，它完成了6公里/小时的跑步速度。尽管这个速度还比较慢，比人类步行速度快不了多少，但对人形机器人而言，已经是从走到跑的严重前进。

“假如它跑得不错、更像人类，咱们就会在体系中给它一个奖赏函数，那它今后就会朝着这个方向尽力。”郭宜劼解说，直到今日，“天工”每一天还在学习，不断提高奔驰才能。

大模型将助“天工”更聪明

其实，“天工”爬坡、行走、奔驰时并不能看清周围环境。郭宜劼说，即便看不见它也能如人相同正常运动，正是由于它的练习根底。在仿真环境中，有数千台机器人一起练习，触摸不同的台阶、斜坡等地势，这些练习数据终究会聚到“天工”的“小脑”。

这相当于它集所有人的“功力”于一身，把握了现实生活中的各种地势状况，当感知到路面状况时便能熟练地做出反响。

拟人奔驰还仅仅“天工”的处女秀。伴随着研制攻关，未来“天工”将具有更多功用。除了身体、“小脑”之外，立异中心正在处理“大脑”难题，也便是使用通用大模型让人形机器人变得更聪明。到时，人形机器人也将具有“视力”，完成眼、脑、手、脚等的互相配合。

“咱们将继续迭代‘天工’，探究通用具身智能渠道。”北京人形机器人立异中心总经理熊友军说，现在立异中心正在构建人形机器人规划最大、信息最稠密、最通用的高质量具身智能数据集，并以此为根底不断练习和迭代大模型。未来，经过“天工”渠道与大模型的结合，人形机器人将完生长行程使命的规划才能及多场景、杂乱使命的履行才能。

记者得悉，“天工”作为人形机器人母渠道，具有开源开放性和兼容扩展性，充沛满意不同使用场景的需求，其他机器人企业能够防止重复出资和研制，直接选用这一母渠道进行更个性化的规划。

来历：北京日报

记者：曹政

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