在一條筆直的公路上,,四足機(jī)器人“黑豹”正加速追趕前方奔跑的運(yùn)動(dòng)員,。鏡頭從俯瞰到平視,記錄下機(jī)器人反超的過(guò)程,定格的一瞬,,“黑豹”只留下一道黑色殘影。這只仿生四足機(jī)器人是今年1月發(fā)布的第二代產(chǎn)品,不到1秒便能從靜止切換到?jīng)_刺狀態(tài),最快移動(dòng)速度可達(dá)10米/秒,,打破了波士頓動(dòng)力“野貓”保持了十余年的世界紀(jì)錄,僅比博爾特慢了一點(diǎn),。
速度是綜合性能的體現(xiàn),。浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心人形機(jī)器人創(chuàng)新研究院研究員金永斌解釋?zhuān)@如同賽車(chē)之于汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,對(duì)百公里加速極限的突破反映了汽車(chē)電機(jī)性能,、系統(tǒng)延時(shí),、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和輕量化設(shè)計(jì)等多方面因素。最終,,新技術(shù)通過(guò)低成本模式完成民用化轉(zhuǎn)移,。
四足機(jī)器人俗稱(chēng)機(jī)器狗。自波士頓動(dòng)力“大狗”問(wèn)世以來(lái),,已過(guò)去二十年,。機(jī)器人在復(fù)雜地貌的通過(guò)性能不斷提升,質(zhì)量更輕,、負(fù)載更重,、速度更快,但走向應(yīng)用規(guī)?;悦媾R挑戰(zhàn),。價(jià)格和應(yīng)用場(chǎng)景是四足機(jī)器人批量化應(yīng)用的門(mén)檻。隨著相關(guān)技術(shù)不斷突破,,國(guó)內(nèi)外科技企業(yè)競(jìng)相探索產(chǎn)品的高性?xún)r(jià)比與新市場(chǎng),。
如何讓機(jī)器狗跑得更快?傳統(tǒng)的做法是使用更強(qiáng)大的電機(jī),,造出更高大的身體,,但這在商業(yè)化方面難以走通。新一代機(jī)器狗能否從設(shè)計(jì)思路方面優(yōu)化,?奔跑速度最快的機(jī)器狗紀(jì)錄由波士頓動(dòng)力保持,,其多年前發(fā)布的宣傳視頻中,機(jī)器狗“獵豹”在實(shí)驗(yàn)室中跑出了超過(guò)13米/秒的速度,。然而,,“獵豹”的高速是在沒(méi)有風(fēng)載的跑步機(jī)上實(shí)現(xiàn)的,還需一臺(tái)巨型遠(yuǎn)程電源供電,,存在諸多局限,。2013年,以“獵豹”為原型的“野貓”問(wèn)世,,可以在戶(hù)外自由奔跑,,但速度降至8.89米/秒。
浙江大學(xué)的“黑豹”身形更為小巧,站立高度63厘米,,體重38公斤,,分別只有“野貓”的約一半和四分之一。研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用惠更斯耦合擺原理,,讓機(jī)器狗四足協(xié)調(diào)成統(tǒng)一步態(tài),,形成合力達(dá)成高速?zèng)_刺。高速運(yùn)動(dòng)對(duì)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)強(qiáng)度提出了更高要求,。當(dāng)“黑豹”奔跑速度提高到6米/秒時(shí),,遇到了小腿折斷的新挑戰(zhàn)。團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)自然動(dòng)物在髖關(guān)節(jié),、膝關(guān)節(jié),、腳掌等運(yùn)動(dòng)構(gòu)型上的特征,提升機(jī)器人的強(qiáng)度和韌性,,并研發(fā)了“仿跳鼠碳纖維小腿”,,在重量?jī)H提升16%的情況下剛度提升135%。
此外,,團(tuán)隊(duì)還安裝了彈簧作為緩沖器,,減少運(yùn)動(dòng)能耗,并定制了特殊“跑鞋”,,使抓地性能提升200%,。浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心人形機(jī)器人創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)王宏濤介紹,在研發(fā)“黑豹2.0”的過(guò)程中,,團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人正向設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件和高功率密度電機(jī)驅(qū)動(dòng)器兩大顛覆性突破,,為下一代工業(yè)四足機(jī)器人奠定了基礎(chǔ)。
去年11月,,云深處發(fā)布了全地形越野機(jī)器人“山貓”,。展示視頻中,全新的四輪足機(jī)器人穿越竹林,,翻越巨石,,兼具負(fù)載與拍攝功能,。緊接著,,宇樹(shù)科技展示了其最新推出的Unitree B2-W工業(yè)輪足機(jī)器人,該機(jī)器人不僅能完成托馬斯全旋,、側(cè)空翻等高難度動(dòng)作,,還能在淺水中疾行、載重40公斤爬坡,,甚至直接馱起一名成年男子前行,。
去年6月,“黑豹”的聯(lián)合研發(fā)主體鏡識(shí)科技宣布完成戰(zhàn)略融資,。這輪融資由上市企業(yè)凱爾達(dá)焊接機(jī)器人股份有限公司獨(dú)家投資,。過(guò)去一年多的投資熱在機(jī)器人投資歷史上實(shí)屬罕見(jiàn),。具身智能和人形機(jī)器人是去年最火熱的賽道,有的公司一年融資兩三輪,。這波熱潮由AI技術(shù)進(jìn)步和特斯拉推出的人形機(jī)器人帶動(dòng),,進(jìn)一步拓展到了四足機(jī)器人領(lǐng)域。
國(guó)內(nèi)科創(chuàng)企業(yè)必須一邊賺錢(qián)養(yǎng)自己,,一邊搞研發(fā),。跨行創(chuàng)業(yè)的趙同陽(yáng)決定先做機(jī)器狗,,到2020年被小鵬汽車(chē)收購(gòu)前,,多夠機(jī)器狗已經(jīng)售出上百臺(tái)。商業(yè)化比技術(shù)更難,。云深處選擇根據(jù)場(chǎng)景開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,,篩選已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人商業(yè)化的行業(yè),在其中找到輪式機(jī)器人無(wú)法滿(mǎn)足,,可被四足機(jī)器狗補(bǔ)充或替代的場(chǎng)景,。巡檢領(lǐng)域成為突破口,云深處實(shí)現(xiàn)了第一代機(jī)器狗“絕影X10”在變電站的自主巡檢,,并推出了新增防水防塵等功能的“絕影X20”,。
相比之下,海外學(xué)院派創(chuàng)業(yè)公司往往重技術(shù)發(fā)展而輕視商業(yè)化落地,。波士頓動(dòng)力也是在幾經(jīng)易主后才開(kāi)始商業(yè)化探索,。起初,波士頓動(dòng)力的主要服務(wù)對(duì)象是美國(guó)軍方,,但由于液壓機(jī)器人噪聲過(guò)大,,項(xiàng)目只能中止。2013年底,,波士頓動(dòng)力被谷歌以30億美元收購(gòu),,終止了與軍方的合同。四年后,,軟銀集團(tuán)獲得了波士頓動(dòng)力的控制權(quán),。2020年6月,波士頓動(dòng)力發(fā)售機(jī)器狗Spot Mini,,售價(jià)7.45萬(wàn)美元,。由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)商業(yè)價(jià)值,波士頓動(dòng)力多次被收購(gòu),,直至現(xiàn)代汽車(chē)集團(tuán)接手,。
據(jù)高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所報(bào)告,占據(jù)全球四足機(jī)器人市場(chǎng)前三的企業(yè)分別是宇樹(shù)科技、波士頓動(dòng)力和云深處科技,。未來(lái)一兩年會(huì)看到更多四足機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景,,例如無(wú)人系統(tǒng)搭建完成后,以在復(fù)雜地形通過(guò)能力為核心的機(jī)器狗將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,。預(yù)計(jì)到2030年全球四足機(jī)器人銷(xiāo)量有望超56萬(wàn)臺(tái)?,F(xiàn)實(shí)訂單比預(yù)想來(lái)得更快,今年春節(jié)前后,,云深處的30多只機(jī)器狗全部被借走,。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,距離人形機(jī)器人大規(guī)模進(jìn)入家庭還需要五到十年,,而機(jī)器狗的落地會(huì)更早,。