又一家企业入局人形机器人?

2024世界人工智能大会将于7月4日起在上海举办,特斯拉等巨头企业展示人形机器人新品,带动了近日市场热度。人形机器人领域中,除了近两年来涌现出的多家人形机器人企业,也有协作机器人厂商入局人形双臂赛道,宣布开启人形双臂机器人商业化进程。
例如近日,协作机器人领军企业节卡机器人就推出了双臂机器人JAKA K-1,这也是协作机器人厂商中第一家尝试做人形双臂机器人的企业,宣告了机器人产业生态的多维融合。此前,在人民网举办的AI展演上,节卡机器人也以棋为媒,带来了一场人机交互AI展演。
图片
▍人形机器人需要市场“鲶鱼”
协作机器人企业进军人形领域并不出人意料,更像是一种产业生态延伸的必然选择。机器人大讲堂认为,类似节卡机器人等协作机器人企业入局人形双臂赛道,反倒有望助推该产业加速实现产业化。虽然马斯克等巨头带动了人形机器人行业热度,但当前人形机器行业整体而言,产业化进展依然远低于预期。这主要体现在大多厂商的产品成熟度不高,大多还是产品DEMO,出货量较少,导致产业链订单公摊依然较高,市场价格居高不下。
同时,近两年后发入局的人形机器人企业,多为初创公司,核心团队参差不齐,多偏向于软件算法人才,在硬件积累以及生态方面的实力都有所缺乏,市场与产品团队占比大多仅约15%,这也使得当前人形机器人推广速度较慢,专业的集成商和开发商更是尚且处于萌芽期。
人形机器人想要从概念到产品,不能只停留在视频演示阶段,还有诸多实际难点。例如整机大量0-1的设计需要包括电机、变速箱、传感器、电力电子设备等产业链、供应链上企业的协同发力,软硬件调试需要顶尖的工程师以及过硬的技术积累,人形机器人融入AI大模型提高具身能力,需要高效、节能的推理计算机,还有连马斯克当下都头疼无比的量产、降本,更是需要企业具备大规模制造能力。这些对于初创公司来说,都是需要不断攻克的难点,至少需要数年时间与供应链企业合作积累和解决。
因此,从成熟的协作机器人切入到人形双臂机器人,其实更有望推动人形机器人产业化的进程。因为协作机器人企业,无论在关节零部件等硬件产业化基础,还是在控制软件、末端接口等方面都更具有潜在优势,在营收和生态也都相对成熟,更有望快速做成能经过市场验证的标准品,推动人形机器人整机的落地。例如协作机器人头部企业节卡机器人,在技术创新、泛工业及商业等场景应用、跨行业协作、市场开拓等方面有着长足经验,入局人形双臂赛道既有市场验证场景,又有技术积淀依仗。
图片
▍7自由度刚性双臂只是开始
人形机器人进入各类场景应该拥有什么样的能力?手臂作业技术或许是基础条件之一。因为无论工业作业还是进行日常服务,其实都需要人形机器人手臂有着更高灵活性。但大多数企业的人形机器人目前大都没有良好的拟人手臂构型,导致研发人员在人形机器人的动作执行运动路径规划中,需要尽可能避免奇异点区域。而这就意味着更多的动作约束条件,以及选择更复杂的运动规划路径,最后造成部分人形机器人在进行手臂作业的过程中,可能会出现停顿或者意外情况。
节卡机器人就很好解决了手臂的核心技术能力问题。就JAKA K-1的外观来看,这款仿人形双臂更符合拟人态架构,整体圆润坚固且关节紧凑,走线和连接件布局科学合理,结构设计完善度以及成熟度颇高。这背后得益于节卡机器人成熟的关节设计经验,其自研自产的一体化关节有着高度集成性,采用模块化设计后,加工工艺为其产品赋予显著外观仿生学优势。
再仔细观察可以发现,这款人形机器人搭载的机械臂是7个自由度设计,这意味着JAKA K-1拥有更强操作能力,能规避许多双臂作业的奇异状态,当在运动过程中遇到奇异点时,可以通过调整关节角度来避免该问题,从而保持运动的连续性和稳定性,更好地帮助研发者优化人形机器人作业运动轨迹,使其更加平滑。
此外,配合更高级别的控制算法,7自由度构型还能给避免双臂在接近奇异点时出现过大的关节速度,提高机器人作业运动控制精度和稳定性,使其在面对复杂任务时能够作出更合适的响应,叠加其3kg以上的单臂负载能力,或能实现多数场景的高精度作业。
7自由度双臂还带来联动协同控制的优势。因为冗余自由度允许双臂在协同工作中进行更精细的调节,实现更复杂的协同运动模式,这意味着两个臂之间能够联动协调完成一些单臂所难以完成的工作,如复杂物体的抓取、放置和装配等复杂装配任务,有助于双臂在执行任务时保持更高的协同性和一致性,提高整体的工作效率。
同时,通过双臂协同工作,还能将复杂任务分解为多个子任务,并分配给不同的手臂进行执行,提高机器人动态平衡能力,有助于提高人形机器人整体的工作效率,缩短任务执行时间,同时帮助开发者研究双臂机器人的高度协调和同步运动功能,进一步开发如何处理双臂之间的干扰和冲突等问题的算法。
图片
更值得一提的是,据机器人大讲堂了解,节卡双臂机器人JAKA K-1搭载的是两条高刚度机械臂,而非市场上多个人形机器人厂商普遍搭载的柔性机械臂。刚性机械臂恰如其名,大多采用坚固的结构设计,能够在执行任务时保持更高的稳定性,因为高刚度意味着机械臂在受到外部干扰或负载变化时,其形变和振动较小,从而能提高任务执行的准确性,寿命以及可靠性也更高,更容易匹配工业场景需求,有助于开发者进行人形机器人双臂作业研究,最终能够使得人形机器人在执行搬运、抓取等重负载任务时更加高效,在精密装配、医疗手术等需要精确操作的任务场景中也是至关重要。
▍生态能力将成为人形企业“杀手锏”
成熟度更高的协作机器人企业切入人形机器人手臂领域,不仅是技术特性有着较强优势,生态能力优势更是会成为人形机器人的“杀手锏”。
不同于人形机器人企业大多专注于双足控制的算法以及大小脑系统的优化,从协作机器人这个人形机器人手臂产业入手,再去进行人形机器人整体研发,其实更有利于人形机器人快速切入工业等终端市场,降低客户的开发成本与开发周期。
就JAKA K-1而言,该款机器人不仅仅在手臂的硬件以及软件控制算法方面都有着较好的积累,使得产品更加适应人类和工业场景的操作环境,一体化关节模组融合形成的人形机器人双臂,本质上延续了协作机器人末端执行器上丰富的SDK接口,支持快拆快换,维护成本大幅降低,这对于工业场景尤其适用。
如今,越来越多的人形机器人开始进厂打工,但是大多数人形机器人探索场景价值的过程中也已经发现,人形机器人的核心价值还是适应各类工具,充分发挥其灵活性价值,这使得对于人形机器人的末端执行器其实提出了非常多的要求。例如Digit机器人近日展示在工厂进行搬运时,就已经尝试采用一种新型末端执行器实现搬运,体现了人形机器人当下进入工厂实践的灵活性新趋势。
可以发现,JAKA K-1的末端,采用的正是通用接口,能够适配多类型传感器与末端工具,无需考虑机械臂到灵巧手的负载损耗以及多个工具执行问题。与此同时,由于JAKA K-1支持c++\C\C#\python等编程语言,工程师的学习迁移相对容易,加上力控二次开发接口开放,这种开放生态使得开发者以及集成商能够更好利用人形机器人这种产品形态,将其嵌入到工业产线中,大幅提升各类场景的真实价值。
安全依旧是人形产品的第一要义。协作机器人厂商开发的产品,近年来已经将安全概念更好深入到工厂中,即使衍生出的人形机器人概念,也同样延续了协作机器人多重安全防护的标准。JAKA K-1,就同样采用双臂自碰撞保护的协同避障算法,这些算法能够结合双臂的运动学特性和工作环境信息,实现更高效的避障策略,确保双臂在协同工作中的安全性。
在安全性上,节卡K-1延续了其深耕六维力控硬件和算法的优势,双臂能充分发挥协作机器人本身的安全防护特性,可以实现全臂碰撞保护。此外,该人形双臂搭配末端内嵌六维力传感器后,不仅安全性能进一步提升,同时还给人形双臂附加了力感知功能,可以通过力反馈、VR等技术实现更多如医疗、柔性装配、科研教育等领域力控场景的应用落地。
图片
▍补齐人形机器人产业化的最后拼图
综合而言,协作机器人入局人形机器人,正为工业甚至新商业、科研领域提供了一种相对更加灵活的新选择。节卡机器人等企业协作机器人的基础技术特性,如果能够完美迁移到其人形机器人产品,将首先很好解决目前人形机器人进入工业场景作业精度不够、工艺不够完善、刚度导致的寿命不足等问题,补齐人形机器人产业化的技术拼图。
其次,节卡机器人切入人形双臂领域,基于其自有的合作伙伴生态圈,也能更快调动感知、执行、交互和决策等各个单元的上下游合作伙伴,为市场端提供更便捷、多元的产品和方案选择,推动人形机器人这一新工具以更成熟的姿态进入市场应用端 。
此次节卡机器人对于双臂机器人产品的新尝试,让我们愈发相信,机器人本身就是一个庞大且互通的技术体系,随着更多企业入场,团队、人才的成长,技术的交流与发展,产业链的拓宽,正在快速打破不同类型企业的壁垒,形成一个全新的高科技技术新业态。
展望未来,在节卡机器人等协作机器人的努力下,在掌握核心技术基础上,通过与合作伙伴优势互补、共创共建,将能够让人形机器人以一种更加灵活的形态实现产品化,更灵活选配关节末端力控、灵巧手、3D视觉乃至移动底盘等模块化产品,使人形机器人从“想象力”真正走向“生产力”,以远超当前的速度进入各类场景市场,更快走进千家万户,带来人类社会更美好的未来。