2025年人形機器人：科技浪潮下的璀璨前景
近距離觀察定義 2024 年的人形機器人，包括特斯拉機器人“Optimus”和波士頓動力公司的“Atlas”，這些機器人被設(shè)計用來執(zhí)行曾經(jīng)被認為只有人類才能完成的任務(wù)。
我們熱衷于按照自己的形象創(chuàng)造機器，這讓我們?nèi)〉昧朔欠驳某删?。我們成功地突破了人工智能和機器人技術(shù)的界限，如今的人形機器人不僅可以模仿人類，還可以增強人類的互動。
從赫菲斯托斯神話中的自動仆人到 C-3PO 和終結(jié)者等標(biāo)志性人物，曾經(jīng)只局限于神話和小說中的人形機器人如今已經(jīng)走進我們身邊。
這些機械化的機器人可以協(xié)助我們進行手術(shù)、在裝配線上快速行駛，甚至探索外太空。這里，我們列出了 2024 年最先進的人形機器人，它們的實際能力與曾經(jīng)想象的童話一樣非凡。
AMECA
當(dāng)您搜索“世界上最先進的人形機器人”時，大多數(shù)路徑都會指向 Engineered Arts 的 AMECA，原因顯而易見。AMECA 采用模塊化設(shè)計，硬件和軟件均可升級，設(shè)計具有中性和非威脅性的外觀，以促進舒適的人機交互。
它利用了嵌入式麥克風(fēng)、雙目眼部攝像頭、胸部攝像頭和面部識別軟件。它是進一步開發(fā)專注于人機交互的機器人技術(shù)的絕佳平臺。雖然 AMECA 目前還不能行走，但它被設(shè)計為具有未來移動的潛力。
AMeca 的認知能力通過與 OpenAI 的 GPT-3 和 GPT-4 語言模型集成得到增強，使其能夠理解和回答問題、講笑話、模仿名人或著名電視角色的聲音、跳舞和進行有趣的對話。
AMECA 的獨特之處在于其面部表情和動作極為逼真，27 個執(zhí)行器控制著嘴唇和眉毛動作等細微細節(jié)，以及電動手臂、手指和頸部，總共 61 個自由度。這些功能使 AMECA 能夠自然而富有表現(xiàn)力地進行交流，與其他機器人截然不同。
Atlas
Atlas 由波士頓動力公司開發(fā)，以其運動能力而聞名，通常通過其令人印象深刻的舞步和后空翻來展示。這款機器人最初是作為美國國防高級研究計劃局 (DARPA) 于 2009 年的一個研究項目而創(chuàng)建的。一個重大進展是，液壓 Atlas (HD Atlas) 于 2024 年 4 月退役，第二天宣布推出一款全新的全電動版本。
從液壓系統(tǒng)到電動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變標(biāo)志著向更高效率和環(huán)境可持續(xù)性邁出的一大步。Atlas 是基于數(shù)十年的機器人研究而打造的，采用定制電池和高度緊湊的原液壓系統(tǒng)，現(xiàn)已重新設(shè)計為電動操作。
其先進的控制算法使 Atlas 能夠規(guī)劃和執(zhí)行復(fù)雜的動作，同時考慮環(huán)境因素，并實現(xiàn)高達 2.5 米/秒的速度。Atlas 由鈦和鋁制成，并配有 3D 打印部件，其強度重量比有利于其動態(tài)機動。
該機器人身高 1.5 米，體重 89 公斤，有 28 個關(guān)節(jié)，支持靈活多樣的運動。Atlas 配備先進的紅外立體和深度傳感器，可創(chuàng)建詳細的環(huán)境點云，并結(jié)合視覺、力和本體感受傳感器來適應(yīng)環(huán)境變化
Optimus
Optimus，也稱為特斯拉機器人，以變形金剛角色命名，是一種通用人形機器人，最初于 2021 年 8 月 19 日特斯拉人工智能日期間發(fā)布。原型機于 2022 年亮相，到 2023 年 12 月，特斯拉推出了第二代 Optimus，其身材更苗條，手部和動作都有所改進。
2024 年，這款新機器人在特斯拉工廠展示了各種任務(wù)，凸顯了其增強的功能，比其前代產(chǎn)品輕 10 公斤且速度更快。
2024 年 6 月，埃隆·馬斯克宣布 Optimus 計劃于 2025 年開始限量生產(chǎn)，其中計劃在特斯拉工廠使用 1,000 多臺，到 2026 年可能為其他公司進行更大規(guī)模生產(chǎn)。Optimus 的售價預(yù)計為 30,000 美元，馬斯克設(shè)想 Optimus 可以在家庭內(nèi)外執(zhí)行各種日常任務(wù)。
該機器人采用雙足步行系統(tǒng)，旨在保持平衡和穩(wěn)定，腳上裝有壓力傳感器，可實時調(diào)整姿勢。它的“面部”裝有多個攝像頭，用于物體檢測、深度測量和空間處理，同時還配有一個用于學(xué)習(xí)和適應(yīng)的機載神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)。
Optimus 可以響應(yīng)語音命令并理解基本的對話背景。它由 2.3 千瓦時的電池組供電，類似于特斯拉的電動汽車。它包括一個專有的電池管理系統(tǒng)，使其能夠以高達 5 英里/小時(8 公里/小時)的速度行駛，并承載高達 45 磅(20 公斤)的負載。
Figure 02
Figure AI 于 2022 年推出了其初始原型 Figure 01。這是一款雙足機器人，旨在完成物流和倉儲中的體力勞動任務(wù)。2024 年 8 月 6 日，該公司推出了其下一代人形機器人 Figure 02。這個版本采用了更時尚、更纖薄的設(shè)計，四肢集成了電纜，F(xiàn)igure AI 聲稱這是世界上第一個可商業(yè)化的自主人形機器人。
新款機器人的電池容量比上一代增加了 50%，配備 6 個 RGB 攝像頭和板載視覺語言模型。計算能力顯著增強，采用基于 NVIDIA RTX GPU 的模塊，推理能力是上一代的三倍。
此外，F(xiàn)igure 02 還配備了麥克風(fēng)和揚聲器，以及與 OpenAI 合作開發(fā)的定制 AI 模型，增強了其與人類的對話能力。其重新設(shè)計的五指手擁有 16 個自由度，使其能夠攜帶重達 25 公斤的物體。目前，F(xiàn)igure 02 正在南卡羅來納州的寶馬工廠進行測試，以收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，用于進一步開發(fā) AI 模型。
Digit
Digit 是由 Agility Robotics 設(shè)計的人形機器人，其獨特的內(nèi)彎腿部設(shè)計增強了機動性，使其能夠在復(fù)雜環(huán)境中動態(tài)移動。這種獨特的結(jié)構(gòu)與優(yōu)雅的四肢和配備先進傳感器和計算能力的軀干相得益彰，使 Digit 非常適合在倉庫等地方導(dǎo)航和執(zhí)行任務(wù)。
Digit 于 2023 年發(fā)布，代表著機器人功能的重大進步， Agility Robotics宣布將推出首個人形機器人工廠 RoboFab，該工廠每年可生產(chǎn)多達 10,000 臺機器人。
Digit 由鋁、熱成型聚碳酸酯和碳纖維復(fù)合材料組件制成，既輕便又堅固。它配備了一系列傳感器，包括激光雷達、四個英特爾 RealSense 深度攝像頭和 MEMS IMU，以及增強其本體感受的絕對編碼器和增量編碼器。
該機器人采用無刷直流電機和定制設(shè)計的傳動裝置，并擁有 16 個獨立關(guān)節(jié)。這些關(guān)節(jié)讓 Digity 能夠以 10 種不同的方式移動其腿部和手臂，擁有四個自由度，并配備 6 種不同方式的抓手。
該機器人的計算需求由兩個英特爾 i7 多線程 CPU 處理，并有一個有效載荷托架可用于其他計算機，如英特爾 NUC 或 Nvidia Jetson，可用于增強感知或機器學(xué)習(xí)任務(wù)。
Digit 的主控制計算機采用基于 Linux 的實時操作系統(tǒng)，高級規(guī)劃和感知則由輔助計算機管理。它由定制的 1.2 千瓦時鋰聚合物電池組供電，在電源效率和強大的操作能力之間取得平衡。
Apollo
Apollo 由 Apptronik 開發(fā)，是另一款具有突破性的人形機器人，得益于該公司在機器人領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，包括他們在 NASA 的 Valkyrie 機器人上的工作。Apollo 專為大規(guī)模制造而設(shè)計，旨在在具有高有效載荷和安全標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)作環(huán)境中運行。
Apollo 重量約為 72.6 公斤，使用一塊電池就可以運行長達 4 小時，其設(shè)計與人類的體型和能力相符，適合執(zhí)行各種需要類似人類屬性的任務(wù)。
Apollo 的設(shè)計使其能夠承載高達 25 公斤的有效載荷，突出了其執(zhí)行大量舉重和搬運任務(wù)的能力。該機器人用途廣泛，采用模塊化設(shè)計，可以安裝在任何移動平臺上，無論是固定的還是完全移動的，只要有腿。
它的頭部、嘴部和胸部配有 LED 燈來指示其狀態(tài)，并配備熱插拔電池組，每個電池組可提供四小時的運行時間，只需簡單更換電池即可連續(xù)運行，而不需要停機充電。
此外，Apollo 還采用了先進的力控制架構(gòu)，并定義了安全區(qū)，以增強操作安全性。它可以通過任何設(shè)備上可訪問的直觀軟件進行控制，從而簡化了人機交互。梅賽德斯-奔馳已經(jīng)認識到 Apollo 的實用性，并將這些機器人整合到他們的工廠中，以協(xié)助完成體力密集型和低技能任務(wù)，展示了 Apollo 的工業(yè)適用性和效率。
ALTER 3
ALTER 3 憑借其獨特的 AI 與音樂天賦在頂級人形機器人榜單中脫穎而出，尤其是其指揮管弦樂隊的能力。這款人形機器人由大阪大學(xué)和 Mixi 公司開發(fā)，已用于各種實驗環(huán)境，包括指揮管弦樂隊、參加戲劇表演以及探索機器人技術(shù)與藝術(shù)的交匯點。
ALTER 3 的設(shè)計特點是面部表情非常豐富，能夠展現(xiàn)多種情緒，如微笑、皺眉甚至唱歌，增強與人類觀眾的互動。
機器人的身體結(jié)合了面部、頸部和手臂(直至肘部)的假肢皮膚，其他部位則保持為裸露的機械，以喚起生命的機械本質(zhì)。這種設(shè)計選擇凸顯了機器人的內(nèi)部機制，引發(fā)了關(guān)于人類本質(zhì)和人工智能潛力的討論。
ALTER 3 采用氣動和伺服執(zhí)行器組合，由 42 個執(zhí)行器和集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中央模式發(fā)生器 (CPG) 控制，實現(xiàn)流暢而逼真的動作。
該機器人配備了光學(xué)和距離傳感器，可實現(xiàn)自主移動，其傳感器和麥克風(fēng)可輸入 AI 系統(tǒng)，使其能夠動態(tài)響應(yīng)周圍環(huán)境。ALTER 3 的開發(fā)旨在探究機器人是否能夠感知生命以及生命本身可能意味著什么等基本問題。
Unitree G1
Unitree G1 以其出色的靈活性和經(jīng)濟性而受到認可，使其成為機器人研究和開發(fā)的杰出選擇。該機器人旨在促進對先進運動和操控技術(shù)的探索，能夠進行高達 1.4 米的立定跳遠 - 這可能是同等尺寸的人形機器人有史以來實現(xiàn)的最長跳躍。
G1 機器人配備靈巧的三指手，可進行精確操作，最大關(guān)節(jié)扭矩為 120 Nm。它擁有 43 個自由度，可實現(xiàn)復(fù)雜的運動，移動速度為 2 米/秒。傳感和通信增強功能包括 3D LIDAR、用于 360° 檢測的 LIVOX MID360、英特爾 RealSense D435i 深度攝像頭以及具有噪音和回聲消除功能的麥克風(fēng)陣列。
其電池和電源系統(tǒng)采用超大快速釋放電池，支持約兩小時的電池續(xù)航時間，機器人的設(shè)計包括空心接頭接線，無需外部電纜。G1 和 G1 EDU 型號均配備高性能 8 核 CPU、深度攝像頭、3D LiDAR、四麥克風(fēng)陣列以及 WiFi 6 和藍牙 5.2 等連接選項。
配件包括帶快速釋放功能的智能電池(9000mAh)、54V 5A 充電器和手動控制器。G1 提供 8 個月保修，而 G1 EDU 提供 1 年保修，G1 的起價為 16,000 美元。
ARMAR-6
ARMAR-6 是卡爾斯魯厄理工學(xué)院開發(fā)的 ARMAR 系列人形機器人的一部分，代表了可追溯到 2000 年的 ARMAR-1 機器人系列，最初專注于基本運動和操控。ARMAR-2、ARMAR-3a 和 ARMAR-3b(于 2004 年至 2007 年間開發(fā))等后續(xù)型號不斷改進，增強了交互能力和更復(fù)雜的任務(wù)能力。
ARMAR-6 是一款專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的協(xié)作人形助手，它體現(xiàn)了這些進步。
ARMAR-6 具有類似人類的軀干和安裝在輪式底座上的兩只手臂，使其能夠在工業(yè)環(huán)境中導(dǎo)航并使用為人類設(shè)計的工具，例如電鉆和錘子。該機器人的移動底座上有四臺計算機，通過其 ArmarX 軟件架構(gòu)為控制、圖像處理、交互算法以及實現(xiàn)機器學(xué)習(xí)和人工智能提供了強大的計算能力。
它的關(guān)節(jié)由專門開發(fā)的傳感器-執(zhí)行器-控制器單元提供動力，可實現(xiàn)精確的、力控制的運動，包括由滑環(huán)促進的連續(xù)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)。
該機器人擁有 27 個自由度，手臂完全伸展時可舉起 10 公斤的重物，在平均距離下最大舉重能力可達 14 公斤。ARMAR-6 身高 192 厘米，臂展 310 厘米，工作高度范圍為 0 厘米至 240 厘米，不含電池時重量為 160 公斤。
它的傳感器包括遍布關(guān)節(jié)的位置、IMU、扭矩和溫度傳感器，以及用于交互的 6D 力矩傳感器和用于導(dǎo)航的激光掃描儀。兩個立體攝像頭系統(tǒng)、一個深度攝像頭和麥克風(fēng)增強了感知能力。ARMAR-6 在 EtherCAT 總線系統(tǒng)上運行，連接其多臺高端 PC和 GPU，確保強大的電池系統(tǒng)實現(xiàn)強大的自主操作。
Astribot S1
Astribot S1 被描述為一款“萬能”家用機器人，專為烹飪、折疊衣服和操作吸塵器等家務(wù)而設(shè)計。與傳統(tǒng)的帶腿人形機器人不同，Astribot S1 具有電動輪和可在中間彎曲的靈活下身，以令人印象深刻的敏捷性和機動性支持其在家中執(zhí)行任務(wù)。
Astribot S1身高約 5 英尺 8 英寸，采用纖細、光滑的白色設(shè)計。它每只手臂的有效載荷為 10 公斤，每只手臂有 7 個自由度，運動范圍可與人類肢體相媲美。機器人的手臂配有觸摸傳感器，可與物體和人安全互動。它不是典型的人形手，而是帶有傳感器的雙指夾持器，增強了其執(zhí)行各種精確任務(wù)的能力。
Astribot S1 的敏捷性和靈巧性非常引人注目，最高速度為每秒 10 米，比普通成年人快。它可以通過模仿學(xué)習(xí)來學(xué)習(xí)新任務(wù)，這一功能在各種在線演示中都有展示，其中機器人可以進行武術(shù)、做煎餅和倒飲料等活動。該機器人宣布將于 2024 年投入商業(yè)使用，但該公司尚未披露有關(guān)其硬件規(guī)格或 AI 學(xué)習(xí)方法的具體細節(jié)。
人形機器人正在向前發(fā)展
當(dāng)我們結(jié)束對 2024 年最引人注目的人形機器人的探索時，很明顯，機器人領(lǐng)域繼續(xù)突破界限并挑戰(zhàn)我們的期望。除了討論的關(guān)鍵參與者之外，許多其他人形機器人也在專業(yè)領(lǐng)域取得長足進步。
其中包括提供寶貴社交互動的 Nadine、執(zhí)行太空任務(wù)的 Robonaut 2、引人入勝的討論的 Sophia、服務(wù)行業(yè)中扮演的角色 Pepper 以及教育領(lǐng)域的 NAO 貢獻。SEO1 人形機器人在實現(xiàn)類人步態(tài)方面取得的最新進展也預(yù)示著許多其他開創(chuàng)性項目的到來。
雖然我們重點介紹了一些關(guān)鍵參與者，但世界各地的實驗室和機構(gòu)還在取得無數(shù)其他進步，每一項進步都有可能進一步徹底改變我們與機器的互動方式。
? Copyright 2013 南京奧特賽人工智能技術(shù)研發(fā)有限公司 版權(quán)所有 備案號：蘇ICP備19032300號-1 
蘇公網(wǎng)安備32011602010459 技術(shù)支持：科威鯨網(wǎng)絡(luò)
