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文/ 陈冠童

我们都想要的 机器人

人形机器人的构成大概可分为执行系统、感知系统、控制系统。在执行系统中,灵活关节的实现依赖于丝杠、电机和减速器等关键部件,它们共同决定了人形机器人的运动灵活度。特斯拉的Optimus机器人关节由40个执行器构成,其中旋转关节、直线关节和灵巧手的成本合计占比超过50%,凸显了降本的重要性。在此背景下,国内产业链展现出明显优势。具体而言:丝杠作为直线关节的核心部件,主要分为梯形丝杠和滚柱丝杠,其加工工艺涵盖车削、铣削和磨削等。磨床在粗加工和精加工环节中扮演重要角色。目前,丝杠的成本占比高达23.4%,因此降本需求尤为迫切。

电机方面,无框力矩电机被广泛应用于旋转关节和直线关节,而空心杯电机或无刷有齿槽电机则用于灵巧手。电机合计成本占比约8.9%,是执行系统中的另一个重要成本来源。减速器主要用于旋转关节,其中谐波减速器是当前的主流方案,而行星减速器则适用于部分精度要求较低的关节。目前,减速器的成本占比约为4.1%。

感知系统是人形机器人与环境交互的媒介,它依赖于多种传感器的综合赋能。人形机器人的核心传感器包括力矩传感器、视觉传感器和触觉传感器,它们共同构成了机器人感知系统的基础。目前,传感器的成本占比约为24.7%。具体来说:力矩传感器应用于旋转关节和直线关节,而手腕和脚腕则可使用六维力矩传感器以增加柔顺控制能力。因此早期主要应用于航天领域的空间机械臂。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物。

对于看着《星球大战》长大的一代人来说,我们的城市和家庭中缺少像 C-3PO 一样的机器人,这令人失望。人工智能(AI)的飞速发展可能会填补这一空白。斯坦福大学机器学习和机器人学研究员 Alexander Khazatsky 说:“如果我们是最后一代没有实现这些科幻场景的人,我也不会感到惊讶。”

从 OpenAI 到 Google DeepMind,几乎所有掌握人工智能技术的大型科技公司,都在致力于将支持聊天机器人的多功能学习算法(即基础模型)接入机器人中。许多研究人员认为,机器人可以很快变得非常强大。许多研究人员希望,在人工智能训练中加入具身体验,可以让他们更接近实现“通用人工智能(AGI)”的目标——人工智能在任何任务中都具有类似人类的认知能力。不过,尽管许多研究人员对最近将人工智能带入机器人感到兴奋,但他们也提醒说,一些更令人印象深刻的演示仅仅是演示而已,往往来自那些急于引起轰动的公司。麻省理工学院机器人专家 Rodney Brooks 说,从演示到部署可能是一条漫长的道路。

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