新华角度｜天工开物“筑梦记”
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编发：马 凯
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“拟人奔驰”是人形机器人研制面对的国际性难题，但上月底在北京亦庄露脸的“天工”，却是踏着平稳的脚步一路小跑着来到发布会现场。怎么故6公里/小时的速度跑起来？记者就此采访了“天工”背面的研制团队。
灵活关节扛住运动爆发力
“天工”诞生地——北京人形机器人立异中心，研制办公室的布设很简略。一群“80后”“90后”工程师围坐在一张长长的会议桌旁，身边是机器人的各种构件。
物自天然生成，工开于人。创建之初，北京人形机器人立异中心设定了攻关本体原型、通用大模型、运控体系、操作体系、东西链等五大技能难题。“天工”的露脸，代表了其在本体、运控上的打破。
本体便是机器人的身体。“和人相同，它也要有四肢和肩、肘、髋、膝、踝关节，也要相互配合地动起来。”刘益彰担任本体原型的研制，对“天工”每条臂膀上的3个关节、每条腿上的6个关节都熟稔于心。
与人类不相同，人形机器人的关节里藏着电机、减速器、编码器、操控器四大要害零部件：电机能让关节动起来，一起凭借减速器操控转速；编码器用来记载运动的方位，操控器则让关节精准发力。
原理看起来简略，但把这些零部件组合在一起十分困难。“不能太大、太沉，要像人类相同灵活。拿膝关节为例，其实只要碗口巨细。”刘益彰说，机器人的身体部件要尽或许省地儿，但关节也得满意强壮，由于跑步时，脚在离地时需要高爆发力，落地时也会发生强壮的反作用力。曩昔5个月，刘益彰带着团队重复优化规划每个关节，改了十几个版别。终究，最大关节分量操控在2公斤左右，最小的只要几百克，一起还保证了扭矩和精度。
“天工”实际上还有一双五指灵活的手，每根手指的活跃度与人类简直相同，单手最多能够抓取3公斤重的物体。尽管手上没有皮肤，结构反常坚固，“天工”仍然能灵活地抓取鸡蛋、并保证蛋壳不破。“这是由于手指上有触觉传感器，抓取触摸到鸡蛋时，机器人自己知道需要用多大力气。”刘益彰解说。
在一次次跌倒中“学”会奔驰
刘益彰带领的本体团队赋予了“天工”躯体，而郭宜劼担任的运控团队教它怎么站起来、走起来、跑起来。
运控体系相当于人类的小脑，决议着机器人的四肢怎么运动。让机器人跑起来不简单，“拟人奔驰”更是难上加难。奔驰除了检测本体关节能否接受比行走、站立高出数倍的力气冲击，还得保证姿势平稳。
“奔驰时会有一刹那是双脚腾空，没有了支撑就很简单跌倒。”郭宜劼一有空就会到马路上调查路人是怎么行走奔驰的，甚至会拍成视频一帧一帧地调查慢动作。人在奔驰时会主动调理四肢和重心，防止跌倒，机器人怎么完成运动操控？这一直是人形机器人研制所面对的国际性难题，因而许多机器人都只能慢慢跨步，让人忧虑随时或许跌倒。
以往，职业对机器人运控一般采纳模型猜测和强化学习两条路。模型猜测就好像依照公式计算结果，难以习惯不同的环境，所以团队一开始就挑选了强化学习这条路，也便是在仿真国际不断学习和练习。可试了几回，郭宜劼就发现行不通，机器人在运动时身体颤动显着。
怎么能让机器人“学习”人类？团队自主研制了运动技能学习办法，让机器人根据对人类奔驰的状况回忆强化仿照学习。形象地说，“天工”在学习奔驰时共分两步：“吸收”人类运动过程中关节改变等各种数据并进行仿照；有了人类数据的辅导，它在仿真环境中边跑边摔，在探究和试错中学习，逐步生长。终究，它完成了6公里/小时的跑步速度。尽管这个速度还比较慢，比人类步行速度快不了多少，但对人形机器人而言，已经是从走到跑的严重前进。
“假如它跑得不错、更像人类，咱们就会在体系中给它一个奖赏函数，那它今后就会朝着这个方向尽力。”郭宜劼解说，直到今日，“天工”每一天还在学习，不断提高奔驰才能。
大模型将助“天工”更聪明
其实，“天工”爬坡、行走、奔驰时并不能看清周围环境。郭宜劼说，即便看不见它也能如人相同正常运动，正是由于它的练习根底。在仿真环境中，有数千台机器人一起练习，触摸不同的台阶、斜坡等地势，这些练习数据终究会聚到“天工”的“小脑”。
这相当于它集所有人的“功力”于一身，把握了现实生活中的各种地势状况，当感知到路面状况时便能熟练地做出反响。
拟人奔驰还仅仅“天工”的处女秀。伴随着研制攻关，未来“天工”将具有更多功用。除了身体、“小脑”之外，立异中心正在处理“大脑”难题，也便是使用通用大模型让人形机器人变得更聪明。到时，人形机器人也将具有“视力”，完成眼、脑、手、脚等的互相配合。
“咱们将继续迭代‘天工’，探究通用具身智能渠道。”北京人形机器人立异中心总经理熊友军说，现在立异中心正在构建人形机器人规划最大、信息最稠密、最通用的高质量具身智能数据集，并以此为根底不断练习和迭代大模型。未来，经过“天工”渠道与大模型的结合，人形机器人将完生长行程使命的规划才能及多场景、杂乱使命的履行才能。
记者得悉，“天工”作为人形机器人母渠道，具有开源开放性和兼容扩展性，充沛满意不同使用场景的需求，其他机器人企业能够防止重复出资和研制，直接选用这一母渠道进行更个性化的规划。
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