小鵬鋼鐵助理亮相！機(jī)器手或迎來“iPhone時(shí)刻”

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近小鵬汽車CEO何小鵬在微博上放出了一個(gè)視頻，展示“鋼鐵助理”操作手機(jī)屏幕預(yù)定小鵬MONA M03的過程。在視頻中機(jī)器手機(jī)器手動(dòng)作流暢，結(jié)構(gòu)精密，自由度較高，滑動(dòng)屏幕和點(diǎn)按的過程很流暢，并且下單過程中滑動(dòng)誤觸發(fā)選中文字后，也能快速修正操作，有點(diǎn)“真AI”的味道了。

來源：微博@XP-何小鵬

何小鵬表示，機(jī)器人靈活度高且擁有觸覺能力，未來可以在工業(yè)場景中處理非常精細(xì)的任務(wù)，今年內(nèi)還會(huì)與大家同步小鵬在AI及大型硬件的新進(jìn)展。今年機(jī)器手和機(jī)器人領(lǐng)域確實(shí)有不少新的硬件出現(xiàn)，伴隨AI的輔助，或許有望迎來機(jī)器手的“iPhone時(shí)刻”。

機(jī)器人硬件涌現(xiàn)，五指靈巧手受關(guān)注

小鵬其實(shí)在去年的1024科技日上就展示了一款雙足智能機(jī)器人PX5，當(dāng)時(shí)據(jù)官方介紹，PX5可實(shí)現(xiàn)業(yè)界頂級的雙足行走及越障礙能力。通過自研的高性能關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了高穩(wěn)定性的機(jī)器人行走能力，可以完成2小時(shí)以上的室內(nèi)外行走和越障。在演示視頻中，PX5展示了踢足球、騎平衡車等高難度項(xiàng)目。

小鵬類人靈巧手和仿人機(jī)械臂 來源：小鵬汽車

作為雙足機(jī)器人的一部分，小鵬還在研發(fā)類人的機(jī)器手和機(jī)械臂。其中類人靈巧手單手具有11個(gè)自由度，兩根手指可以夾起1KG的東西，同時(shí)手指具備感知觸覺的能力，而自重僅430g；超輕量級仿人機(jī)械臂有7個(gè)自由度，定位精度可以做到0.05mm，單臂最大負(fù)載可以達(dá)到3KG，自重5KG，最大末端線速度為1m/s。

靈巧手和仿人機(jī)械臂配合，小鵬展示了拿起游戲手柄、使用電動(dòng)螺絲刀、提起箱子、捏起圓珠筆、倒水、抽紙、捏起塑料球等操作，但動(dòng)作仍稍顯生硬。

從視頻效果來看，今年小鵬在靈巧手上有了比較明顯的進(jìn)步，首先是動(dòng)作更加流暢自然，可能是得益于新的驅(qū)動(dòng)器，另外是手部的自由度可能也有所增加。在兩個(gè)月后的小鵬2024科技日上，小鵬可能會(huì)正式展示新的靈巧手，并公布更多細(xì)節(jié)。

今年7月的2024世界人工智能大會(huì)（WAIC 2024）上，特斯拉在中國首次展示了其第二代的Optimus人形機(jī)器人實(shí)物。特斯拉第二代Optimus最早在去年12月首次亮相，當(dāng)時(shí)特斯拉發(fā)布了一段視頻，展示了第二代Optimus的能力。

來源：特斯拉

特斯拉稱二代Optimus相比上一代減重10kg，同時(shí)行走速度提升了30%，在足部增加了一些被動(dòng)關(guān)節(jié)，看起來走路動(dòng)作相對自然，不過實(shí)際行走速度依然很慢。第二代Optimus的關(guān)鍵升級在于手部。

第二代Optimus的機(jī)器手具有11個(gè)自由度，視頻演示動(dòng)作十分靈活流暢，同時(shí)所有手指都有觸覺傳感器，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作，比如兩指捏住雞蛋。在上面圖片中，右側(cè)就顯示了當(dāng)前雙手手指末端檢測到的壓力。

當(dāng)然，機(jī)器人只有硬件是無法投入實(shí)際應(yīng)用中的，為了展示Optimus的AI能力，特斯拉早前還放出了一段新的視頻，展示Optimus在電池工廠的產(chǎn)線上對電芯進(jìn)行分揀。Optimus采用了端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過FSD硬件計(jì)算以及視覺傳感器、手部觸覺和力傳感器等，驅(qū)動(dòng)機(jī)器完成相應(yīng)的工作。

說到機(jī)器手，明星初創(chuàng)公司Figure AI剛剛發(fā)布的號稱“地表最強(qiáng)”人形機(jī)器人就更加值得關(guān)注。Figure成立于2022年，投資者包括OpenAI、英偉達(dá)、微軟、亞馬遜集團(tuán)創(chuàng)始人貝索斯等。Figure在8月發(fā)布了人形機(jī)器人Figure02，硬件上采用了外骨骼設(shè)計(jì)，并在膝蓋和手肘關(guān)節(jié)附近采用新型復(fù)合材料的蜂窩狀可壓縮組織；在執(zhí)行器上也進(jìn)行了升級，手臂關(guān)節(jié)執(zhí)行器A2款扭矩50NM，對應(yīng)的關(guān)節(jié)活動(dòng)最大角度范圍148°，下肢腿關(guān)節(jié)展示了2款旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)執(zhí)行器：L1款扭矩150NM用在大腿靠近髖關(guān)節(jié)位置，關(guān)節(jié)活動(dòng)最大角度范圍195°；L4款扭矩150NM用在膝關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)活動(dòng)最大角度范圍135°。

關(guān)鍵的第四代機(jī)器手達(dá)到了驚人的16個(gè)自由度，可承重25公斤，每根手指都由一個(gè)集成了傳感器和電機(jī)的單元驅(qū)動(dòng)。另外在手腕上也有創(chuàng)新，提供了與人類手腕相似的運(yùn)動(dòng)范圍同時(shí)，將所有電力和傳感信號線路封裝并引導(dǎo)到手和手指，團(tuán)隊(duì)也表示他們的目標(biāo)是讓機(jī)器人能夠抓住所有人類能夠抓住的物體。

另一家來自國內(nèi)的機(jī)器人公司宇樹，則換了一條思路來打造機(jī)器人。宇樹在去年推出旗下首款通用人形機(jī)器人H1，這款機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有機(jī)器手，主要是用于實(shí)驗(yàn)人形機(jī)器人行走算法。而宇樹的優(yōu)勢在于自研電機(jī)能力，H1膝關(guān)節(jié)上使用了宇樹自研的M107關(guān)節(jié)電機(jī)，提供360N·m的峰值扭矩，而髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的扭矩分別為220N·m和45N·m，手臂關(guān)節(jié)為75N·m。H1的所有關(guān)節(jié)單元，包括伺服電機(jī)、減速器和控制器均由宇樹自主研發(fā)和生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)9.9萬美元的售價(jià)，震驚了國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的大佬，后來的國內(nèi)外高校的機(jī)器人算法研究中，都能看到宇樹H1的身影。

來源：宇樹官網(wǎng)

短短一年不到的時(shí)間，宇樹又推出了G1，體型更小，重量更輕，自由度更高。G1基礎(chǔ)版沒有靈巧手全身23個(gè)自由度，EDU版配置靈巧手最高43個(gè)自由度。其中單腿有髖關(guān)節(jié)3個(gè)自由度、膝關(guān)節(jié)1個(gè)自由度加上踝關(guān)節(jié)2個(gè)自由度；單臂有肩關(guān)節(jié)3個(gè)自由度加肘關(guān)節(jié)2個(gè)自由度，還能額外選配2個(gè)自由度的腕關(guān)節(jié)。

G1 EDU搭載了Dex3-1三指力控靈巧手，和以往人形機(jī)器人上常見的五指仿生手不同，Dex3-1大拇指有3個(gè)自由度，食指有2個(gè)自由度，中指2個(gè)自由度還可以加裝2個(gè)手腕自由度。Dex3-1三指力控靈巧手通過力位混合控制技術(shù)，使G1能夠模擬人手的精準(zhǔn)操作能力，還能加裝多點(diǎn)觸覺陣列，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸碰，模擬人體精細(xì)的觸感，大幅提升實(shí)時(shí)反饋觸覺信息的能力。

雖然從視頻演示中G1的性能已經(jīng)足夠驚艷，但更加令人感嘆的是其9.9萬元的起售價(jià)。當(dāng)然，如果要用于二次開發(fā)，以及更高性能需求的應(yīng)用，就需要G1 EDU版本選配NVIDIA Jetson Orin高算力模塊，而該產(chǎn)品售價(jià)未有公開。

機(jī)器人五指靈巧手關(guān)鍵部件有哪些？

為了實(shí)現(xiàn)仿人類的靈活手部結(jié)構(gòu)，機(jī)器人靈巧手需要多種精密部件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。比如電機(jī)需要采用空心杯電機(jī)等特定類型的伺服電機(jī)，用于提供手指所需的精確位置和速度控制，高精度和響應(yīng)速度取決于電機(jī)性能。

目前空心杯電機(jī)在海外主要是Faulhaber、Portescap、Allied Motion、Maxon Motor、尼得科等為主要供應(yīng)商。國內(nèi)供應(yīng)商在近幾年呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢，包括拓邦股份、兆威機(jī)電、鼎智科技、鳴志電器、偉創(chuàng)電氣等都有不俗的實(shí)力，并開始進(jìn)入人形機(jī)器人市場。

減速器作為配合電機(jī)使用的部件，被用于減小電機(jī)的轉(zhuǎn)速并增加扭矩輸出，這在機(jī)器人領(lǐng)域也是關(guān)鍵部件之一。在機(jī)器人靈巧手中，可能會(huì)使用精密行星減速器、RV減速器和諧波減速器等不同類型，以滿足不同的精度和扭矩需求。

為了實(shí)現(xiàn)靈巧手的觸覺反饋，需要用到多種傳感器，包括力矩傳感器，用于測量施加在手指上的力和力矩；觸覺傳感器，用于感知接觸物體的形狀、硬度、紋理等；位置傳感器，用于監(jiān)測手指的位置和姿態(tài)；溫度傳感器，用于監(jiān)測工作環(huán)境的溫度變化以及物體溫度等。

以觸覺傳感器為例，目前全球市場上主要企業(yè)有Tekscan、Pressure Profile Systems、Sensor Products、Weiss Robotics、Syn Touch等公司，不過機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)鏈也正在發(fā)生變化，近年有更多的玩家入局并推出創(chuàng)新產(chǎn)品。比如Melexis推出的觸覺傳感器 Tactaxis、國內(nèi)帕西尼感知科技推出的PX-6AX多維觸覺傳感器等。

PX-6AX柔性陣列上亞毫米級別的微小形變場能被瞬間捕捉，同時(shí)還能為機(jī)器人提供滑動(dòng)、摩擦、紋理、溫度等15種多維信息，采樣頻率最高可達(dá)1000Hz，最小可測量0.01N的力，提供超過300萬次的測量壽命。

小結(jié)：

可以看到今年以來，人形機(jī)器人開始更加關(guān)注靈巧手的部分，手作為人類工作中最重要的身體部位，未來要想使用人形機(jī)器人代替人類進(jìn)行通用工作，必然需要先在機(jī)器手上先實(shí)現(xiàn)對人類的仿真，這個(gè)時(shí)候反而行走方式可能還有一些技術(shù)方向上的選擇空間，比如輪足等。所以未來一段時(shí)間里，機(jī)器人靈巧手能否成為行業(yè)重點(diǎn)攻克的方向，并最先將其投入到實(shí)際應(yīng)用，我們可以拭目以待。