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揭秘机器人打太极拳的科技“密码”

2025-04-01 02:00 新京报

来源标题:揭秘机器人打太极拳的科技“密码”

转腰摆手收脚,上步屈臂,弓步搂推,转身推掌……2025中关村论坛年会开幕式上,12台机器人组成“天团”,不仅打起太极,四分多钟相继表演了跳舞、俯卧撑,举手投足间尽显肢体的灵活性和步伐的稳定性。

此次表演的人形机器人“夸父”身高1.7米,体重55公斤,手臂自重超过10公斤,负载可达5公斤,想要完成打太极的动作并不容易。“就像人类演员举着哑铃跳舞一样,因为手臂重量大,就会导致重心难以平衡,这对机器人的动态平衡和控制精度提出了很高的要求。”乐聚通研总经理柯真东告诉新京报记者。

这场科技秀上,4台“夸父”和8台“T1”分别来自乐聚通研(北京)机器人有限公司(以下简称“乐聚通研”)、北京加速进化科技有限公司两家企业。

机器人登台“炫技”,乐聚通研和北京通用人工智能研究院(下称通研院)组成了40余人的技术团队,经过一个多月时间训练测试,调试算法。“观众只看到了这一次的成功,背后却是无数次的测试和训练,当然还有失败。”柯真东坦言。

登台直播

一块地毯两道技术难关

“夸父”登台,也经历了一番闯关。

“来到真实场景测试之前,我们虽然预想了一些可能存在的问题,但从未预想过地毯都会影响机器人的演出效果。”通研院研究员苏垚说道。

从2月18日接到中关村论坛年会科技办会的场景需求,到3月初确定场景应用方案,乐聚通研和通研院共同组成了40余人的技术团队,包括技术攻关、训练测试、维修检测、协调保障四个小组。“接到这个任务时,我们感觉有一定的挑战性,但并没有感觉是完成不了的难题。”吴嘉阳说道,他是通研院院长朱松纯的学生,担任机器人“夸父”幕后群控调度的岗位。

3月4日来到场地测试时,演示厅现场的地毯成了他们需要面对的第一道难关。按照预设,“夸父”不仅要做到刚柔并济的转身推掌,还要做到单脚站立等全身舞蹈动作,但现场的地毯比较软,机器人在行走时下陷较多,对机器人跳舞的影响更大。

“在实验室能跑通的代码,来到现场突然跑不通了,只能马上修改。”吴嘉阳称。据他讲述,团队发现问题后马上向软件算法团队反馈,算法组在实验室对机器人的运动轨迹修改测试,同时借助检测算法进行修改,直到机器人能在较软的地毯上稳定行进。

地毯带来的挑战,并非只有软。“那时候我们已经连续在场地上测试了一星期左右,突然发现机器人启动不了了,一开电源就‘砰’的一声。我们刚开始也纳闷到底是什么原因,后来才知道地毯上的毛会产生静电问题,静电带来的瞬间高压会导致电容器击穿。”苏垚告诉记者。

解决的方法是把机器人脚底的绝缘漆磨掉将金属露出来,放置一张锡纸,再做一个小的接地设计,这样机器人在行走时就不会跟地面发生接通放电的情况。“有了这样的经验,我们接下来就在下一代产品中优化设计,这次演示机会对我们来说也是很好的训练场。”苏垚称。

事实上,直到3月21日的第一次集体彩排,“夸父”的打太极动作还并未完全训练成熟,为了能呈现最好的舞台效果,一天至少要训练七八遍。

距离正式演出还有不到一周时间,彩排中又出现了新的问题。现场较大功率音响“干扰”机器人,同样在实验室未曾预料。在3月23日现场彩排的过程中,距离音响位置较近的机器人会在打太极的时候同步发生旋转,团队因此排查了很久。

吴嘉阳称,现场较大功率的音响会对附近的磁场产生干扰,解决的方法是通过更改机器人状态检测算法,排除该传感器导致的偏移问题。此外,现场的信号干扰可能会导致机器人跳舞不整齐,彩排中又与场馆网络人员开展专项会议、协调现场网络信道、降低大功率干扰源所可能造成的延迟问题。

双向奔赴

“看好北京的人才科研优势”

在中关村论坛年会开幕式表演中,人形机器人既要打太极,又要做到单脚站立等复杂舞蹈动作,一方面有来自算法侧的挑战,另一方面对机器人本体性能、批量化的稳定性和一致性也提出了挑战。

此次科技秀是乐聚通研和通研院共同奋斗的结果,中关村论坛年会的表演也检验了二者相互赋能、相互合作的成果。

通研院前沿研究中心联席执行主任、机器人实验室主任刘航欣在接受新京报记者采访时表示,我们对人形机器人这么复杂的结构进行建模时,都会做一个适量的简化,假设机器人所有的质量都集中在一个质点上,这样就可以规划出机器人行走的步态。

但在打太极的动作中,由于机器人胳膊延展非常大,就导致没有办法再把整个上身做一个简化模型,因此就把机器人的躯干、上肢、下臂等不同部分的重量和惯量做了重新计算,这样机器人在做一些大开大合的动作时就可以较为准确地追踪机器人重心的位置,确保机器人处在安全范围之内。这就是CDM-MPC(基于质心动力学模型的模型预测控制)。

通研院是由北京市科委、中关村管委会推动成立,采用“小数据、大任务”的技术路线,发展真正意义上的通用人工智能。通研院还和宇树科技等知名企业成立了联合实验室,充分发挥人工智能模型和算法方面的优势。

“乐聚在人形机器人本体研发方面依托深圳和大湾区的产业配套优势稳步迭代,而在大脑方面,我们看好北京的人才科研优势,这也是很多公司在北京发展的原因之一。”柯真东说。

柯真东提到的具身大脑,也就是具身智能大模型,是当下制约人形机器人发展的主要因素。宇树科技创始人王兴兴认为,具身智能大模型远远落后于通用大模型的发展,这是行业发展遇到的最大困难。

乐聚通研成立于2025年3月,由乐聚(深圳)机器人技术有限公司与北京通用人工智能研究院合作成立,注册在石景山区群明湖大街6号院2号楼。旗下产品“夸父”机器人是国内首款具备跳跃能力、首款实现产业化落地、首款搭载鸿蒙操作系统的全尺寸人形机器人,已在工业制造、商业服务和科研教育等场景落地应用。2025年1月,第100台全尺寸人形机器人顺利交付,成为全球范围内公布交付数量最多、场景最多的人形机器人企业。

对于乐聚通研而言,中关村论坛年会的开幕式更像是一个练兵场,这次最大的感受是解决问题并不难,难的是发现问题。处在发展初期的行业需要更多场景,来发现技术落地后要解决的技术层面问题。

生态协同

两个机器人就是一家咖啡店

扫码、点单,耗时两分半,即刻体验“两个机器人就是一家店”,一杯咖啡正式开启AI之旅。

一对“咖啡搭子”机器人正在分工协作,机械臂式样的机器人是店里的“咖啡师”,收到点单信号后开始制作咖啡,制作完成后放至台前,银河通用机器人则将制作好的咖啡端到消费者面前。

在中关村论坛年会现场,机器人之间协同配合,已经真正实现了无人化操作。

北京银河通用机器人有限公司(以下简称“银河通用”)将两台具身大模型机器人Galbot设置到了主论坛一层小关店铺,进行人形机器人无人值守应用展示。其中一台机器人执行商品取送任务,一台机器人执行咖啡取送任务,全流程为机器人自主工作,不需要人工操作。平均一杯咖啡任务完成时间约为两分半钟,平均每天免费制作200杯左右。

与此同时,在咖啡生产间忙碌的“独臂”咖啡师来自北京好饮科技有限公司。

“我们的机器人是咖啡师,银河通用的机器人会干活,双方一拍即合”。北京好饮科技有限公司联合创始人张金向记者介绍,公司在去年12月接到中关村论坛组委会的邀请,希望在科技办会的前提下实现创新。今年1月初,他开始和北京银河通用公司接触,双方团队开始设计场景和流程,并反复沟通细节和流程,在春节前正式敲定合作方案。

3月1日,距离中关村大会开幕不足4周。经过2月份的紧张研发后,双方团队带着各自的机器人首次联合调试,并于3月17日正式走进中关村国际创新中心实地进场调试。

“如何让不同企业的机器人互相沟通实现协同?这是期间最困难的”。据张金透露,双方研发了一种基于机器人的“语言协议”,得以实现沟通协作。

银河通用相关负责人告诉记者,在前期准备过程中,由于不同机器人来自不同企业,需要对接好机器人协作流程,比如何时做好、何时取送、何时开始下一杯等问题。

中关村论坛也强化了对“沟通”的重视,机器人与人的交互不仅是技术问题,更是理解需求、建立信任的过程。许多嘉宾最初对机器人服务持观望态度,但通过直观的体验和耐心的讲解,他们逐渐从好奇转为认可。

谈及未来机器人生态的发展,张金呼吁:“这是不同机器人之间协作的一次尝试,未来机器人之间的协同需要行业标准”。

据新京报记者多方了解,中关村论坛不仅仅是一场国家级开放论坛,也促进了实实在在的“合作”。这对“咖啡搭子”在中关村论坛走红,引起海南、湖南以及新加坡等国内外政府和企业的认可,获得了数十家企业合作意向,并将走进新加坡和海南为咖啡“代言”。(记者 张晗)

责任编辑:黄铎

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