在2024年世界人工智能大會(huì)上，位于展廳入口的“十八金剛”機(jī)器人團(tuán)隊(duì)尤為引人注目。十八臺(tái)人形機(jī)器人以整齊一致的動(dòng)作向觀眾揮手示意，充分展現(xiàn)了機(jī)器人技術(shù)的卓越魅力和無限潛力。

在這“十八金剛”中，有一款特別的機(jī)器人首次公開亮相，它就是由國家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心自主研發(fā)的首款開源全尺寸通用人形機(jī)器人一一“青龍”機(jī)器人。

科幻作家艾薩克·阿西莫夫1950年出版的小說《我，機(jī)器人》，對(duì)人類與機(jī)器人之間的道德界限進(jìn)行了深入探索。由此小說改編的同名電影2004年上映，所呈現(xiàn)的故事背景設(shè)定在2035年的芝加哥，彼時(shí)，人工智能技術(shù)已在社會(huì)得到全面推廣和應(yīng)用，深入滲透至人類生活的方方面面。

在“Quantic Dream”游戲工作室于2018年推出的人工智能主題游戲《底特律：化身為人》中，我們同樣可以看到類似的場景：故事背景設(shè)定在2038年的美國底特律，這座城市因廣泛引入仿生機(jī)器人而呈現(xiàn)出一派繁榮景象，這些具備人類外貌的智能仿生人承擔(dān)著保姆、建筑工、保安等多種角色。

“青龍”，全球首款！

“青龍”機(jī)器人身高185厘米，體重80千克，最大關(guān)節(jié)扭矩396?！っ?，擁有高度仿生的軀干構(gòu)型和擬人化的運(yùn)動(dòng)控制，全身多達(dá)43個(gè)自主自由度，搭載了高達(dá)400TOPS的具身智能控制器，集成了“視、聽、觸、嗅、動(dòng)”五感融合設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)更為智能的決策和控制，代表了目前人形機(jī)器人領(lǐng)域的頂尖硬件設(shè)計(jì)水平。

“青龍”機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)分為行走與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、操作與作業(yè)系統(tǒng)和具身智能操作系統(tǒng)。

1 行走與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

“青龍”機(jī)器人搭載了輕量化、高剛度、低慣量的高機(jī)動(dòng)仿生腿足，且針對(duì)機(jī)動(dòng)能力和負(fù)載能力要求更高的腿部系統(tǒng)，采用高扭矩密度的軸向磁通電機(jī)，搭配低減速比行星減速器作為腿部的動(dòng)力系統(tǒng)，來保證機(jī)器人腿部擁有足夠的動(dòng)力輸出和在各種環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)能力。

為了提高地形適應(yīng)能力，“青龍”機(jī)器人搭載了2自由度的腳踝，擁有快速行走、敏捷避障、穩(wěn)健上下坡和抗沖擊干擾的運(yùn)動(dòng)功能。在演示中，“青龍”機(jī)器人展現(xiàn)出卓越的地形適應(yīng)能力，能夠在上坡、臺(tái)階、草地等多種復(fù)雜環(huán)境中穩(wěn)定行走。同時(shí)，在行走過程中，即便遭遇人為踢擊，機(jī)器人也能迅速恢復(fù)平衡，保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

2 操作與作業(yè)系統(tǒng)

對(duì)于更為注重交互能力和作業(yè)能力的上肢，“青龍”機(jī)器人采用高功率密度電機(jī)和高精度諧波減速器，搭配質(zhì)量輕、作業(yè)精度高的7自由度機(jī)械臂與五指靈巧手，為機(jī)器人的模仿學(xué)習(xí)和多模態(tài)大模型提供了完善的硬件支撐。

3 具身智能操作系統(tǒng)

以上兩個(gè)系統(tǒng)為“青龍”機(jī)器人提供了“強(qiáng)健”的身體，它還需要一個(gè)擁有感知、規(guī)劃、決策、控制能力的“腦”。對(duì)此，“青龍”機(jī)器人搭載了多模態(tài)“朱雀”大腦和任務(wù)執(zhí)行模型“玄武”小腦，構(gòu)建了具身智能操作系統(tǒng)。

“朱雀”大腦：機(jī)器人的指揮調(diào)度中心，輸入文字信息、圖像信息，經(jīng)過大腦處理后，輸出語音交互以及任務(wù)決策信息。

“玄武”小腦：負(fù)責(zé)具體的任務(wù)執(zhí)行，以機(jī)載視覺作為輸入，以人類的作業(yè)作為模仿對(duì)象進(jìn)行輸出。

在現(xiàn)場演示中，“青龍”機(jī)器人充分展示了其強(qiáng)大的交互和執(zhí)行能力。通過先進(jìn)的視覺系統(tǒng)和決策系統(tǒng)，它能夠與在場的工作人員流暢地對(duì)話，并在工作人員的指導(dǎo)下，從一堆水果中精準(zhǔn)辨別出香蕉、葡萄，將其交至工作人員手中。這充分證明了“青龍”機(jī)器人在人機(jī)交互和任務(wù)執(zhí)行方面的卓越性能。

同時(shí)，創(chuàng)新中心還打造了全球首個(gè)全尺寸人形機(jī)器人開源社區(qū)平臺(tái)Openloong．org.cn，為全球的機(jī)器人開發(fā)者、研究者和愛好者提供了一個(gè)全面的資源庫。

技術(shù)加速進(jìn)化

人形機(jī)器人一直被視為適應(yīng)人類環(huán)境、模仿人類行為、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互融的最佳載體，因此，人形機(jī)器人被描繪于各類影視和文學(xué)作品中，作為展現(xiàn)未來科技與人類生活交織融合的重要元素。在當(dāng)前科技進(jìn)步的洶涌浪潮中，人形機(jī)器人已不再是科幻小說、電影和游戲世界的專有名詞，而是逐步融入現(xiàn)實(shí)生活。

當(dāng)前，人形機(jī)器人不僅具備奔跑、跳躍的能力，甚至部分機(jī)器人能夠做出后空翻、倒立等高難度動(dòng)作。通過對(duì)視覺、力矩、觸覺、IMU（慣性測量單元）、雷達(dá)等傳感器的集成應(yīng)用，機(jī)器人的識(shí)別系統(tǒng)為其賦予了卓越的感知能力。機(jī)器人不僅具備了精確識(shí)別物體和有效區(qū)分距離的“視覺”功能，還擁有了識(shí)別語音指令的“聽覺”以及感知觸碰物體外形的“觸覺”等能力。隨著近年來AI技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)器人已經(jīng)具備了處理外部信息的核心智能技術(shù)，標(biāo)志著機(jī)器人技術(shù)體系正在逐步完善和整合。

現(xiàn)在國內(nèi)外已有大量公司推出了電驅(qū)版的人形機(jī)器人產(chǎn)品。以波士頓動(dòng)力公司為例，該公司曾在2013年推出以液壓為動(dòng)力源的人形機(jī)器人Atlas。在今年4月，波士頓動(dòng)力宣布液壓版Atlas退役，并發(fā)布其全新研發(fā)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的Atlas機(jī)器人。與液壓版相比，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人有著出色的運(yùn)動(dòng)能力，且在多個(gè)關(guān)節(jié)上增加了旋轉(zhuǎn)自由度，使其在搬運(yùn)重物及轉(zhuǎn)身時(shí)展現(xiàn)出優(yōu)異性能。宇樹科技推出的Unitree H1是國內(nèi)全尺寸通用人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)奔跑的先鋒之作，其運(yùn)動(dòng)速度高達(dá)3.3米／秒。今年5月，宇樹科技發(fā)布的第二款人形機(jī)器人Unitree G1擁有更為小巧的外觀和更低的成本，將人形機(jī)器人的制作成本下探到了10萬元人民幣。

未來值得期待

從當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展趨勢來看，智能化技術(shù)將使人形機(jī)器人具備更高級(jí)別的自主決策、學(xué)習(xí)和適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力。例如，人形機(jī)器人可能會(huì)通過深度學(xué)習(xí)、自然語言處理等AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與人類更自然、流暢的交互。同時(shí)，擬人化設(shè)計(jì)將得到進(jìn)一步推進(jìn)，使機(jī)器人在外觀、運(yùn)動(dòng)和行為上更接近人類。

在應(yīng)用領(lǐng)域，未來，人形機(jī)器人的應(yīng)用場景將涵蓋服務(wù)行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、家庭輔助以及教育培訓(xùn)等多個(gè)領(lǐng)域，不僅會(huì)極大地提升工作效率，還將給用戶帶來前所未有的便利與舒適體驗(yàn)。例如在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，人形機(jī)器人可以作為醫(yī)護(hù)助手，協(xié)助行動(dòng)不便的病人進(jìn)行日?；顒?dòng)，如起床、行走等，可以大大減輕醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。它們還能寸步不離地看護(hù)高危病人，一旦遇到突發(fā)狀況，它們能迅速通知醫(yī)生，甚至在醫(yī)生抵達(dá)之前采取必要的急救措施。

而在某些特定領(lǐng)域，尤其是人類難以長期駐留的高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，如航空航天和災(zāi)難現(xiàn)場，人形機(jī)器人將展現(xiàn)其無可替代的價(jià)值。在航空航天領(lǐng)域，它們能在太空中有效協(xié)助航天員執(zhí)行太空探索和設(shè)備維護(hù)等任務(wù)；在災(zāi)難救援工作中，人形機(jī)器人能“奮不顧身”地進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，承擔(dān)搜救、救援和物資運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵職責(zé)。

未來，或許人形機(jī)器人將成為我們生活中不可或缺的一部分。有人形機(jī)器人深度參與的世界，你有哪些期待？

作者單位

秦建軍 阮云昊 北京建筑大學(xué)

邢伯陽 國家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心