人形机器人如何走向实际应用？揭秘“大工厂”研发背后的故事
人形机器人如何走向实际应用？揭秘“大工厂”研发背后的故事
人形机器人，被视为继计算机、智能手机、新能源汽车之后的又一种颠覆性的产品。“头脑”聪明、“四肢”灵活的人形机器人，拥有广阔的发展潜力和应用场景，正成为未来产业的新赛道。人形机器人是如何研发生产的？制造过程中又有哪些难点？
人工智能赋能设计
打造人形机器人“大工厂”
最近，在中国科学院、工业和信息化部、北京市政府的支持下，中国科学院自动化研究所人形机器人攻关团队自主研制了人形机器人设计组装“大工厂”，可自动完成人形机器人硬件AI设计方案和软件算法的选择，并在高精度环境下进行快速验证，大幅缩短现有研发周期。这个“大工厂”究竟是如何来生产机器人的？
中国科学院自动化所高级工程师 陈萌：人形机器人大工厂就是通过AI的方式，让AI来帮我们人类去设计我们需要的一个机器人，我们人类只需要提供我们需要的需求场景和任务就可以了。
总台央视记者 帅俊全：室外可能会有些什么要求？
中国科学院自动化所高级工程师 陈萌：可能会速度更快，或者说是要求稳定性更高，我们人为地去调整一下它的速度，但是调整之后，它的稳定性、精度包括一些材料等级等参数，会根据我这一个速度产生相应的约束性的变化，能够让机器人成为一个更合理的形态。同时，我们选的这些执行器一体化关节，包括我们上面的机器这些结构的一些材料，都会根据我们的提的一些性能的设计需求来自动匹配。
中国科学院自动化所高级工程师 陈萌：这就是我们正常一个模拟后一个仿真的界面。
总台央视记者 帅俊全：就是相当于刚刚我们根据室外的需求，达到这种速度更快的一个机器人。这只是一个初步模型，可以看到大概几十秒就出来了。
中国科学院院士、多模态人工智能系统全国重点实验室 乔红：人形机器人非常复杂，整个系统大概有40个关节，非常复杂，其次因为它是通用的，所以它可能在不同的环境都需要。我们的工作里面是把硬件和软件同时进行，我们可以去设计人形机器人的硬件和它的相关的比如说感知、决策、控制这些算法，然后在软件里面做验证，保证在不同的结构下不同的性能下，我们都能够迅猛地去设计做好，这样加快了迭代的速度和稳定性，原来可能比如说半年的工作，现在可能半个月就能做好。
未来已来
人形机器人技术迅猛发展
目前，北京等地已组建了人形机器人创新中心，国内的一些高校、科研院所和头部企业也相继推出了自主研发的人形机器人系统。未来的人形机器人还有哪些可能？如何才能尽快地、真正地走向实际应用？
在机器人实验室里，科研人员给记者展示了他们心目中未来的人形机器人——Q4类脑智能机器人。从神经环路到肌肉激活，它都能模拟人的机制、结构和功能，实现高柔顺、高精度运动，可以说是最像人的人形机器人。
中国科学院自动化所高级工程师 陈萌：它是完全仿人的，是一个由内而外的设计思路，其他的像Q1到Q3，是一种信息化、电子化的设计，这个完全是生物学的人类这样的设计理念。从硬件上来说，我们是完全按照人体肌肉骨骼分布的情况，去设计整个的驱动系统，像这些腱绳就是仿照我们人的肌肉，这些结构的地方就是仿制我们人的骨骼。在一条单臂上，我们设置了15个驱动模块，和人体的肌肉分布是完全相同的。
我们仿制了脑区不同的网络，这些网络已经被我们验证过，它是可以像人一样，去做脑区放电的动作指令。未来，我们渴望它能够像人一样去做一些精密的动作，甚至像人一样对不同的情绪做出不同的反应，这是我们未来的一个类人的平台化的设想。
当前，我国人形机器人智能化趋势明显，在工业制造、医疗、服务、救援、航空航天等众多领域展现出巨大的潜力，更多的行业标准和开放平台也在逐步建立，但是人形机器人要从实验室研发走向广泛应用，需要达到高性能、低成本、批量化三个要求。专家介绍，如何让具有40多个自由度、平均体积与人相当的复杂人形机器人系统精准完成各类任务，同时将整机成本控制在25万元以内，是一个重要挑战。
中国科学院院士、多模态人工智能系统全国重点实验室 乔红：为了高性能和低成本，我们还组织了专门的零部件研发小组，怎么样用我们国产的零部件替换国外的一些零部件，这样能够把成本进一步降低。第二个部分就是更重要的部分，它到不同的家庭或者到不同的工厂，能不能稳定工作变成一个最关键的核心的部分。一个是价格的敏感性，一个是稳定性的敏感性，我们能不能用软件的方式和硬件的方式结合起来，使得整个系统是高性能、低成本和高稳定的，这样的话就走向了应用。
中国科学院自动化所副研究员 陆浩：我个人认为，这个大模型会和人形机器人相结合的这个产品，一到两年内会有非常多的示范应用在各个领域，包括家庭服务、娱乐、科研、制造等领域，未来三到五年可能会真的落到大众的生活里边去。
不远的将来
人形机器人将走进千家万户
当前，人形机器人产业智能化趋势明显，产业化进程加速，应用领域日益广泛。2023年10月，工业和信息化部印发《人形机器人创新发展指导意见》，提出到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑”“小脑”“肢体”等一批关键技术取得突破，确保核心部组件安全有效供给，整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产。
相信在不远的将来，人形机器人将走进千家万户，成为我们生活中不可或缺的一部分。
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