小鵬鋼鐵助理亮相！機器手或迎來“iPhone時刻”

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

來源：微博@XP-何小鵬

何小鵬表示，機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的任務(wù)，今年內(nèi)還會與大家同步小鵬在AI及大型硬件的新進展。今年機器手和機器人領(lǐng)域確實有不少新的硬件出現(xiàn)，伴隨AI的輔助，或許有望迎來機器手的“iPhone時刻”。

機器人硬件涌現(xiàn)，五指靈巧手受關(guān)注

小鵬其實在去年的1024科技日上就展示了一款雙足智能機器人PX5，當時據(jù)官方介紹，PX5可實現(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)，實現(xiàn)了高穩(wěn)定性的機器人行走能力，可以完成2小時以上的室內(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目。

小鵬類人靈巧手和仿人機械臂 來源：小鵬汽車

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

靈巧手和仿人機械臂配合，小鵬展示了拿起游戲手柄、使用電動螺絲刀、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步，首先是動作更加流暢自然，可能是得益于新的驅(qū)動器，另外是手部的自由度可能也有所增加。在兩個月后的小鵬2024科技日上，小鵬可能會正式展示新的靈巧手，并公布更多細節(jié)。

今年7月的2024世界人工智能大會（WAIC 2024）上，特斯拉在中國首次展示了其第二代的Optimus人形機器人實物。特斯拉第二代Optimus最早在去年12月首次亮相，當時特斯拉發(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，同時行走速度提升了30%，在足部增加了一些被動關(guān)節(jié)，看起來走路動作相對自然，不過實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的機器手具有11個自由度，視頻演示動作十分靈活流暢，同時所有手指都有觸覺傳感器，可以實現(xiàn)精細操作，比如兩指捏住雞蛋。在上面圖片中，右側(cè)就顯示了當前雙手手指末端檢測到的壓力。

當然，機器人只有硬件是無法投入實際應(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)線上對電芯進行分揀。Optimus采用了端到端的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過FSD硬件計算以及視覺傳感器、手部觸覺和力傳感器等，驅(qū)動機器完成相應(yīng)的工作。

說到機器手，明星初創(chuàng)公司Figure AI剛剛發(fā)布的號稱“地表最強”人形機器人就更加值得關(guān)注。Figure成立于2022年，投資者包括OpenAI、英偉達、微軟、亞馬遜集團創(chuàng)始人貝索斯等。Figure在8月發(fā)布了人形機器人Figure02，硬件上采用了外骨骼設(shè)計，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)活動最大角度范圍135°。

關(guān)鍵的第四代機器手達到了驚人的16個自由度，可承重25公斤，每根手指都由一個集成了傳感器和電機的單元驅(qū)動。另外在手腕上也有創(chuàng)新，提供了與人類手腕相似的運動范圍同時，將所有電力和傳感信號線路封裝并引導到手和手指，團隊也表示他們的目標是讓機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)的機器人公司宇樹，則換了一條思路來打造機器人。宇樹在去年推出旗下首款通用人形機器人H1，這款機器人結(jié)構(gòu)相對簡單，沒有機器手，主要是用于實驗人形機器人行走算法。而宇樹的優(yōu)勢在于自研電機能力，H1膝關(guān)節(jié)上使用了宇樹自研的M107關(guān)節(jié)電機，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、減速器和控制器均由宇樹自主研發(fā)和生產(chǎn)，當時9.9萬美元的售價，震驚了國內(nèi)外機器人領(lǐng)域的大佬，后來的國內(nèi)外高校的機器人算法研究中，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個自由度，EDU版配置靈巧手最高43個自由度。其中單腿有髖關(guān)節(jié)3個自由度、膝關(guān)節(jié)1個自由度加上踝關(guān)節(jié)2個自由度；單臂有肩關(guān)節(jié)3個自由度加肘關(guān)節(jié)2個自由度，還能額外選配2個自由度的腕關(guān)節(jié)。

G1 EDU搭載了Dex3-1三指力控靈巧手，和以往人形機器人上常見的五指仿生手不同，Dex3-1大拇指有3個自由度，食指有2個自由度，中指2個自由度還可以加裝2個手腕自由度。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操作能力，還能加裝多點觸覺陣列，實現(xiàn)多點觸碰，模擬人體精細的觸感，大幅提升實時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。當然，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)品售價未有公開。

機器人五指靈巧手關(guān)鍵部件有哪些？

為了實現(xiàn)仿人類的靈活手部結(jié)構(gòu)，機器人靈巧手需要多種精密部件進行驅(qū)動。比如電機需要采用空心杯電機等特定類型的伺服電機，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)速度取決于電機性能。

目前空心杯電機在海外主要是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、兆威機電、鼎智科技、鳴志電器、偉創(chuàng)電氣等都有不俗的實力，并開始進入人形機器人市場。

減速器作為配合電機使用的部件，被用于減小電機的轉(zhuǎn)速并增加扭矩輸出，這在機器人領(lǐng)域也是關(guān)鍵部件之一。在機器人靈巧手中，可能會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，同時還能為機器人提供滑動、摩擦、紋理、溫度等15種多維信息，采樣頻率最高可達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器人代替人類進行通用工作，必然需要先在機器手上先實現(xiàn)對人類的仿真，這個時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。所以未來一段時間里，機器人靈巧手能否成為行業(yè)重點攻克的方向，并最先將其投入到實際應(yīng)用，我們可以拭目以待。