近日,人形机器人Figure 01爆火,引发了人们对未来人形机器人触达生活的无限遐想。日前,戴盟(深圳)机器人科技有限公司(以下简称戴盟机器人)也发布了其新品“Sparky 1”。这是该团队继仿人搬运机器人后推出的又一款突破性“巧手”产品,据悉,该机器人采用新一代视触觉传感+灵巧操作技术,旨在帮助人类完成更多任务挑战。“心灵手巧”阵营再添一员。

01 “心灵手巧”的戴盟Sparky 1

在常见的人形机器人中,往往重点展示的是它们的运动能力。而在「戴盟机器人」发布的新品中,则更多展示了“巧手”的可能性。比如,机器人一口气完成“插线束接口”“焊接电路板”“滴试剂”“熨衣服”“倒酒服务”“物体分拣”“整理书架”等人类才能实现的“精细化”工作,解锁了家庭、工业、商业、研发等多个场景作业能力。

从戴盟的新品发布中可以看到,机器人活动着五指灵巧手,右手拿起线束,左手挑出蓝色网线,瞄准对应接口,稳稳插进。看似一个很简单的动作,但实际上,网线的“水晶头”非上下对称,接口较普通USB更为复杂。人类“插网线”尚且经常出现“对不准”的小bug,而画面中的机器人动作流畅,实属惊艳。

随后,机器人瞬移到了“电子厂”。面对一块比半个巴掌还小的电路板,这位叫做Sparky 1的人形机器人,左手捏着头发丝般粗细的金属丝,右手拿着小巧的焊接工具,动作之从容堪比“电子厂”小哥。

紧接着,机器人又化身为滴试管的“实验助手”;熨衣服的“家庭助手”,倒酒的“餐厅服务员”。这些动作无一例外,均要求“眼尖手稳心不慌”。即便是“小脑”发育完全的人类,也要专心致志才能完成。

更为亮眼的是,这位“百变马丁”还能在图书馆整理书架!兼具“大长腿+灵巧手+5.1的视力”,Sparky 1不仅可以屈膝和弯腰,还可以通过身体的升降,将手中的书本稳稳放入2.2米高的书架。

整个新品发布看完,戴盟Sparky 1心灵手巧型人形机器人强悍的动手能力,不由得让人捏了把汗,难道机器人代替“打工人”上岗的时代大门,就要开启?

为何这么说?手是人类得以获得高度智慧的三大重要器官之一。一直以来,在通用机器人领域,除了大脑,最大的制约就是其能否拥有一双和人类一样的“灵巧手”。

纵观海内外,尽管国外一些双足机器人已经“解锁”了卓越的运动能力,有的甚至能跳舞、翻跟头、“搭桥”、“扛大包”,但依旧“拿不起”一颗小小的鸡蛋——既不因用力过度而捏碎,也不因力道过轻而摔破。

从设计来看,大多数人形机器人的手部多为简单2指夹爪,3指D'Claw,手部功能有限,只能做一些简单的开合动作,例如“推拉”门窗。

从感知来看,虽然有的人形机器人已经长出了“5指”,却发挥不出作用。因为,其中大多数机器人与环境的互动主要依赖于“视觉”、“语言”。而人类皮层的60%触觉和视觉相关,这种割裂“视觉”和“触觉”的运动感知方案,像是给人装上了“电动假手”,一般无法处理涉及精细触感的任务。

更进一步,当前大多数人形机器人“学习能力”有限,受困于较为初级的数据收集和遥操作技术,很难学习和适应新任务,成本也居高不下。

因此,无论是“眼、手、脑”的单个功能受限,还是整体协作不灵,当前大多数人形机器人无法代替人手完成复杂的实际作业。

那么,戴盟新品发布中的“心灵手巧型人形机器人”又是如何超越“拿鸡蛋”,文能“倒酒”,武能“焊接”?让我们一起来看看Sparky 1的“黑科技”。

02 破译“心灵手巧”的技术密码

Sparky 1能够完成这些多场景复杂动作首先归功于“多模态集成技术”。

以新品发布中的“插网线”为例。人类拿起一根网线并插入接口,需要动用“眼、手、脑”——“眼睛”涉及复杂的“标定”感知;“大脑”对“手”的控制区域,面积多达四分之一的大脑皮层;“手”的表面布满了触觉传感器,能感受振幅只有0.00002毫米的振动。

以上过程,至少同时涉及“视觉-触觉-动作”系统,这在人形机器人领域对应“多模态”技术。此外,机器人需要“听令行事”,还要加上“语言”模态。

而传统机器人系统主要依赖于单一模态或有限模态集成。即,听到了“拿网线”指令,但瞄不准“插口”的位置;或是,听到了指令,也瞄准了“插口”位置,但无法插进“插口”。

“五官少了眼睛,四肢少了手”,机器人就无法应对复杂的环境,也很难满足当下高标准的交互需求。

为此,「戴盟机器人」正在不断发展其“视觉-触觉-语言-动作端到端模型”的技术。这种多模态模型集成了视觉、触觉和语言处理能力,可以根据语言指令理解任务要求,通过视觉和触觉信号感知周围环境,并据此实时产生适当的动作信号来执行任务。

正是得益于多模态集成技术,戴盟Sparky 1心灵手巧型人形机器人化身巧手“裁缝”,在精细操作任务中预期成功率提高至少20%;鲁棒性显著提高,任凭环境复杂多变,依然能够“眼尖手巧心不慌”。

其次,归功于一双“长了眼睛”的五指巧手。

「戴盟机器人」开发出了基于光学触觉传感器的五指灵巧手,可以为机器人提供了类似人类的操作能力和触觉反馈。特别是相较于传统基于电阻、电容、压电和磁电式等的触觉感知方式,「戴盟机器人」采用基于光学的触觉传感技术,能够提供更多维度的触觉信息,如三维力、轮廓和纹理等等,这在国际上同样属于前沿技术。

另外一个“法宝”就是戴盟创始团队开发的新型视触觉传感器。该传感器由柔软的皮肤、嵌入式标记阵列、带有鱼眼镜头的网络摄像机组成。在受到接触力激励的同时,相机可跟踪标记运动并获得变形场。

这套方案有着三个典型优势:

(1)获取高模态的触觉信息:相较于常见触觉传感器仅能获得一维点阵(单点)的测量方式,戴盟创始团队开发的新一代触觉传感器,可得到三维力+轮廓+纹理等至少五维的模态信息;

(2)接近人手皮肤的感知维度:相较于点阵式排布的单点测量方式,这个新型传感器基于相机视野下整个接触面的图像感知,能够获得丰富的视觉信息,有助于精细的操作;

(3)通用于多场景的不同任务:不需要为每个任务定制传感器,基于手部触觉图像,就能进行端到端的学习,提高精细操作学习的泛化性。据悉,更可贵的是,与现有的触觉传感器相比,这种新型视触觉传感器更加易于制造。

得益于这双“长了眼睛”的巧手,戴盟Sparky 1心灵手巧型人形机器人能够执行细致的操作任务,甚至可以使用各类工具,进一步拓展了它的能力边界和应用场景。

再次,归功于低成本的“学霸”超能力。

人形机器人即便长了一副“类人”躯体,如果没有进行人类经验视角下的足量训练,具身智能机器人也永远停留在想象中。因此,机器人的学习数据收集系统是重中之重。

斯坦福开源ALOHA系统是这方面的佼佼者。该系统利用两个几乎完全相同的小型、模块化双臂移动机器人,形成了一比一还原的“示教者-跟随者”遥操作框架。然而,该系统收集的数据很难用于其他构形的机器人上肢;与真实机器人上肢一模一样的遥操作系统,不便携且价值高昂。

为此,「戴盟机器人」设计了一套基于外骨骼方案的遥操作与数据收集设备,兼具便携和高性价比。

数据收集员随时随地就能穿上这套包含“图像采集头盔、6/7自由度外骨骼双臂、五指手数据手套”的设备,在各个场景进行数据收集。帮助机器人通过模仿学习,熟悉各个工种,随时准备“上岗”。

最关键的是这套外骨骼方案,成本低但性能可不低。不仅能够实现遥操作的高精度对应,而且动作映射误差率低于5%,从而能实现高效精准的遥操作功能和大规模的非异构数据收集。

这不仅是技术上的创新,更是商业模式上的突破——其提供了一个经济有效的方案,解决高效数据收集和机器人学习优化的难题,进而有望通过大规模实用数据的收集,促进人形机器人技术的普及和应用,填补市场的空白。

03 解锁多场景的复杂任务

无论是端到端模型的创新,五指灵巧手的开发,低成本遥操作与数据收集设备的应用,都为解决行业长期存在的智能程度低下、手部笨拙、数据收集昂贵等难题提供了新方案。不仅让戴盟心灵手巧型人形机器人满足“高性能”与“商业化落地”的完美融合,还开辟了人形机器人在医疗、制造、服务等领域的广泛应用前景。

(1)工业场景:无需改造产线,戴盟心灵手巧型人形机器人就能够快速且准确地执行3C制造、零件装配等各种精细操作,提高生产效率和质量;在排爆、生化核危险物处置或危险场景操作中代替人类工作,减少工伤和事故风险。

(2)物流场景:在户外、室内场景承担物料搬运的任务,根据不同的物体体积和形状,规划路径完成搬运任务,大幅提升物流效率。

(3)科研场景:协助实验人员进行高精度操作,如整理线束、滴定试剂、拧开瓶盖等,可以应用于科研教育、航空航天、核能工业、生物医药等场景。

(4)医疗场景:协助医生进行复杂手术,提高手术精度和效率;帮助患者进行康复训练,减缓医疗压力,提升康复效果。

(5)家庭服务场景:协助家庭服务和养老助老操作,帮助老年人做简单家务;帮助运动功能障碍人士完成各项任务。

据悉,戴盟Sparky 1人形机器人还在不断进行任务学习中,操作的泛化性和成功率正在进一步提高。同时由于「戴盟机器人」聚焦于人形机器人的上肢“手-臂-脑”,至于下肢是轮式还是足式可根据场景需求进行选配。

综合来看,戴盟心灵手巧型人形机器人Sparky 1在戴盟整体产品规划发展中起到了承上启下的作用:一方面,以其稳定的轮式平台和优越的性价比,实现更快的场景落地;另一方面,为人形机器人更好地服务人类,提供更多的作业数据收集、模型训练和技术论证等相关技术支持。

04港科大孕育出的又一匹“创业黑马”

据了解,「戴盟机器人」孵化于被誉为机器人领域产业“黄埔军校”的香港科技大学,由国际知名机器人专家、港科大机器人研究院创始院长/讲席教授、新加坡国立大学教授、斯坦福大学客座教授王煜(Michael Yu WANG)和段江哗博士联合创立。

其他团队成员来自顶尖学府和研究机构,在人工智能算法、机械与拓扑优化设计、类人行为学习与交互、运动规划与控制等多个领域深耕多年,同时拥有从研发到全球推广的完整量产经验。

作为最早一批从香港来到深圳,践行深港协同创新的公司,「戴盟机器人」创立后获批入驻蓝海湾福田基地,并于2023年获【港科大蓝海湾孵化器黑马奖】。

(来源:2024.2.22《新闻联播》——「戴盟机器人」研发测试)

同时,作为机器人生态系统的一部分,「戴盟机器人」也与全球机器人社区分享知识、互相交流、共同推动行业走向更光明的未来。

根据高盛于2024年初发布的《人形机器人专题报告》中预测,在蓝海市场情景下,2035年全球人形机器人的出货量将达到140万台,全球市场总规模预计将达到380亿美元。

其中,可以肯定的是,兼具“心灵手巧”的仿人机器人必然会迎来市场爆发。产品落地的前提是深厚的技术积累,在此背景下,用自研技术构筑“技术长城”的厂商将会迎来广袤的未来。