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中國實乾版“鋼鐵俠”:不僅做出雙足大仿人機器人,而且還要商業化

與想像的不太一樣。 原本以為, 一家專注研發機器人的公司創始人, 又自稱“鋼鐵俠”, 應該像電影中的小羅伯特·唐尼, 堅毅狂熱, 甚至有一些刻薄;至少, 也應該像埃隆·馬斯克一樣, 透露著冒險家的氣質。

張銳卻完全相反, 有點失望, 但更是驚喜。 畢竟, 在當下中國資本推動的“創業熱潮”中, 我們看多了誇誇其談熱衷畫餅的“明星”, 以及蜂擁而上動輒數十個億的融資, 卻很少見踏實樸素的實幹家。

盯上雙足大仿人機器人

創業之前, 張銳先後在北航無人機所、中科院自動化所、中國航太院工作, 參與一些科研專案, 但每一段工作都很短暫。 張銳說, 他一直在尋找一件能做很長時間的事。

很快, 他盯上了雙足大仿人機器人。

在張銳看來, 即便機器人的研發似乎有了突破性進展, 但相比最終目標, 依然道路漫長。 可是, 機器人創業能活下去麼?他對此非常冷靜, 因為看到了一個空白。

長期以來, 由於國外在機器人領域起步早, 核心技術壁壘高, 國內高校、科研院所想要研究, 要麼從國外購買, 要麼自己研發。 前者花費鉅款, 後者由於學生畢業往往半途而廢。 這就導致無論是學界還是工業界在機器人研發、商業上, 無法形成能夠比肩國外的力量。

所以, 從一開始, 張銳和他的鋼鐵俠科技, 就想要率先把研發的機器人, 應用在高校、科研院所、科技館等場景中, 為其研究、教育、展示來服務。 這樣做也能夠實現“階段性商業化”, 保證公司有足夠的資金運轉下去, 並給投資人帶來收益。

在細分領域找出機會

察覺到這片空白的, 張銳或許不是第一個, 但在這個細分的領域, 只有他把產品實實在在做出來了,

並且有了商業化的可能。

雷鋒網瞭解到, 其實若要追溯, 人類製造“機器人”的歷史或許長達500年。 16世紀, 人造人形機械僧侶就出現在了教堂, 神職人員們借此來“重現”聖經故事。 而直到1921年, 布拉格上演的一幕叫做《Rossum's Universal Robots》的科幻劇, 作者卡雷爾 · 恰佩克才在劇中首創(我們現在熟悉的)“Robot”一詞, 為這個“新物種”命了名。

時過境遷, 在製造機器人這門“手藝”上, 人類確實取得了比較大的進步, 有關機器人的界定也在發生變化。 張銳認為, 從廣義的角度, 機器人是一個無人系統, 它包括無人機、無人車、無人艇等自動執行工作的裝置, 也包括通過仿生、仿人的方式研發的各類智慧機械裝置;從狹義的角度, 機器人則專指後者。

中國機器人領域的專家根據應用環境,

將它分為工業機器人和特種機器人兩類。 工業機器人指的是面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人, 而特種機器人則是除工業機器人之外、用於非製造業並服務於人類的各種機器人。

張銳關注的雙足大仿人機器人, 便是特種機器人中的一類服務機器人。

解決最根本的問題

在普通人眼裡, 機器人看起來是一項黑科技, 但基本原理其實不難理解。 羅素在《人工智慧——一種現代方法》中做了最簡單的說明, 雖然他說的是一個綜合的“智慧體”, 但機器人也是一樣的原理:

機器人通過感測器感知環境,“問號”代表的控制中心,將感知到的資訊傳達給執行器,執行器再做出相應的回饋。其實和人類行為的發生本質非常相似,人類的視覺、觸覺、味覺等相當於感測器,“問號”相當於大腦,而四肢就是執行器。

鋼鐵俠的厲害之處,就是解決了這個問號。

自主設計研發硬體和“運動腦”

據張銳向雷鋒網介紹,仿人機器人主要在三個方面像人,分別是形態、行為和思維。無論從哪個方面,設計一個成功的仿人機器人都難度巨大,難點有三:

仿人機器人本身是一個精密的光機電算一體化系統,在設計、生產、組裝都充滿了不確定性挑戰;

讓機器人學會走路,適應各類地形,手、腦、腳的控制與協作非常困難,對演算法和系統都有很高的要求;

讓機器人有自主決策能力,知道自己在什麼場景下要做出什麼樣的動作,甚至有自己的性格,是最為困難的。

首先需要解決的是形態問題,這涉及到硬體方面大量的感測器,但世面上現有的模組基本不符合要求,要麼價格偏貴,要麼精度不夠。鋼鐵俠科技根據機器人本身結構自主設計研發,一則為了降低成本,二則為了達到國際領先的品質。

在2017年初組裝完成的第二代機器人裡,鋼鐵俠科技放了兩台英特爾的處理器,其中一台是專門負責機器人的運動平衡控制系統,另一台主要做大腦決策的宏觀規劃。

因此,在自由度方面,鋼鐵俠科技的ART機器人單腿是六個自由度,雙腿是十二個自由度,踝關節是兩個自由度,髖關節是三個自由度,這讓機器人走路類似于人的姿態。

有了硬體還不夠,張銳和他的鋼鐵俠科技研發了一套運動控制系統,叫做“運動腦”。運動腦是基於機器人的形態,運用正逆向運動學、動力學以及人工智慧技術,讓機器人擁有自主運動能力的一套決策系統。

“運動腦”有三個層級:

第一層級:關節控制

在關節處需要採集各關節的轉動位置、速度、加速度、力矩等資訊,然後由每個自由度的MCU驅動電機進行精密控制。

第二層級:神經中樞控制

根據機器人的姿態、力和力矩、視覺等資訊,對機器人在各種場景下的步態進行控制。

第三層級:任務層控制

當對機器人直接下達一個指令,比如在會場上找到一個人,機器人可能需要轉動攝像頭,然後找到那個人,這是最高層的決策。

據張銳介紹,鋼鐵俠科技提供兩樣東西,一個是機器人的硬體本體本身,另一個是開發環境。為了讓更多的客戶直接運用機器人,他們把運動腦進行了封裝,用戶可以直接調用。

雷鋒網瞭解到,目前鋼鐵俠科技已經完成了第二代產品的組裝,也即將完成一個更大數額的A輪融資。以中科院李德毅院士為首的國內科研機構、高校都給予鋼鐵俠科技很大關注,相信這與張銳的“初心”是相符的。

機器人通過感測器感知環境,“問號”代表的控制中心,將感知到的資訊傳達給執行器,執行器再做出相應的回饋。其實和人類行為的發生本質非常相似,人類的視覺、觸覺、味覺等相當於感測器,“問號”相當於大腦,而四肢就是執行器。

鋼鐵俠的厲害之處,就是解決了這個問號。

自主設計研發硬體和“運動腦”

據張銳向雷鋒網介紹,仿人機器人主要在三個方面像人,分別是形態、行為和思維。無論從哪個方面,設計一個成功的仿人機器人都難度巨大,難點有三:

仿人機器人本身是一個精密的光機電算一體化系統,在設計、生產、組裝都充滿了不確定性挑戰;

讓機器人學會走路,適應各類地形,手、腦、腳的控制與協作非常困難,對演算法和系統都有很高的要求;

讓機器人有自主決策能力,知道自己在什麼場景下要做出什麼樣的動作,甚至有自己的性格,是最為困難的。

首先需要解決的是形態問題,這涉及到硬體方面大量的感測器,但世面上現有的模組基本不符合要求,要麼價格偏貴,要麼精度不夠。鋼鐵俠科技根據機器人本身結構自主設計研發,一則為了降低成本,二則為了達到國際領先的品質。

在2017年初組裝完成的第二代機器人裡,鋼鐵俠科技放了兩台英特爾的處理器,其中一台是專門負責機器人的運動平衡控制系統,另一台主要做大腦決策的宏觀規劃。

因此,在自由度方面,鋼鐵俠科技的ART機器人單腿是六個自由度,雙腿是十二個自由度,踝關節是兩個自由度,髖關節是三個自由度,這讓機器人走路類似于人的姿態。

有了硬體還不夠,張銳和他的鋼鐵俠科技研發了一套運動控制系統,叫做“運動腦”。運動腦是基於機器人的形態,運用正逆向運動學、動力學以及人工智慧技術,讓機器人擁有自主運動能力的一套決策系統。

“運動腦”有三個層級:

第一層級:關節控制

在關節處需要採集各關節的轉動位置、速度、加速度、力矩等資訊,然後由每個自由度的MCU驅動電機進行精密控制。

第二層級:神經中樞控制

根據機器人的姿態、力和力矩、視覺等資訊,對機器人在各種場景下的步態進行控制。

第三層級:任務層控制

當對機器人直接下達一個指令,比如在會場上找到一個人,機器人可能需要轉動攝像頭,然後找到那個人,這是最高層的決策。

據張銳介紹,鋼鐵俠科技提供兩樣東西,一個是機器人的硬體本體本身,另一個是開發環境。為了讓更多的客戶直接運用機器人,他們把運動腦進行了封裝,用戶可以直接調用。

雷鋒網瞭解到,目前鋼鐵俠科技已經完成了第二代產品的組裝,也即將完成一個更大數額的A輪融資。以中科院李德毅院士為首的國內科研機構、高校都給予鋼鐵俠科技很大關注,相信這與張銳的“初心”是相符的。

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