上海
上周六在北京举行的人形机器人半程马拉松赛上，上海卓益得机器人有限公司研发的“行者二号”获得季军。虽然速度上不如冠亚军，但它是参赛者中唯一没有在比赛中途更换电池的机器人。
“‘行者二号’的续航能力长达6小时，充一次电可以跑30公里以上。”卓益得创始人、上海理工大学机器智能研究院执行院长李清都教授说，“通过参加‘半马’比赛，我们验证了肌腱仿生驱动这一技术路线的可靠性，突破了传统机器人受制于电池能量密度和电机功率密度的瓶颈。”
在他看来，人形机器人未来进家庭的首要问题是安全性，肌腱仿生驱动技术能实现机器人的轻量化，为它们成为人类生活的小伙伴奠定了基础。
揭开机器人大幅减重秘密
李清都从事人形机器人相关研究已有21年。2015年11月，他带领团队研发的“行者一号”机器人用0.8度电持续行走了134.03公里，获吉尼斯世界纪录认证，至今未被打破。它的步行耐力之所以达到世界之最，是因为科研团队遵循仿生学原理，让足式机器人模拟人类行走的运动机制，大幅降低了功耗。
此后的10年间，经过4次版本迭代，“行者二号”在卓益得问世。这款人形机器人身高1.7米，整机重量仅28公斤。与身高相仿的其他人形机器人相比，它的重量要轻40%左右。在电池能量密度和电机功率密度不变的情况下，机器人身体轻了，续航能力才会增强。据介绍，“行者二号”的续航能力是大多数人形机器人的6倍左右，所以在“半马”大赛上未换电池。
“行者二号”在人形机器人半程马拉松比赛中。
大幅减重的秘密在哪里？在实验室，李清都指着这款机器人的臀部和腿部告诉记者：“它的臀部有三个电机，它们通过动态耦合，驱动腿部的三个关节——前后摆腿关节、膝关节和踝关节。机器人腿部不装电机，这样就减轻了重量。我们用绳子模拟人的肌腱，把臀部的三个电机与腿部的三个关节连在一起。”通过这种肌腱仿生驱动设计，人形机器人的行走和跑步机制与人类接近，都是靠多条肌腱同时发力形成耦合效果，带动腿部关节运动。
在硬件驱动方面，传统机器人多靠单个电机驱动关节，其负载能力取决于关节的峰值扭矩。“行者二号”则采用绳驱动，让多个电机按功率需求动态分配给多个关节，在负载能力不变的情况下不仅节能，而且降低了峰值功率。
在软件算法方面，科研团队用跨模态迁移学习技术模拟人类运动，克服了传统双足机器人步态生硬的缺陷，让“行者二号”拥有了类人自然步态。
从以往的实验和“半马”大赛的测试来看，这一技术路线能有效降低人形机器人的能源消耗，在保证结构强度支撑复杂任务的同时，让机器人长时间地稳定运行。
卓益得研发人员在训练人形机器人的步行和平衡能力。
让人形机器人有生动表情
经过大赛的洗礼，这款机器人有望在哪些应用场景落地？李清都说，它的应用场景可分为三类：一是科研和教学，这是人形机器人目前最大的市场。二是提供情绪价值的服务业领域，如文化旅游和家庭陪伴。由于“行者二号”对关节峰值扭矩的要求远低于其他人形机器人，所以它身上的电机都很小，包裹“皮肤”后，更适合做成形象接近真人的机器人，给人们带来亲切感。第三类场景是设备巡检和安全巡逻。凭借充一次电步行30公里以上的性能，它有望替代人类完成一些需要长时间行走的重复性工作。
“为了开发第二类应用场景，我们打算把人形机器人与表情机器人结合，打造一支机器人模特队，展示自然流畅的步态、美丽生动的形象。”李清都透露。在实验室，记者看到了多款表情机器人，它们的脸部很像真人，都是面容娇好的女性形象。据了解，“她们”拥有超写实的双目立体视觉眼球和柔性皮肤传感器；基于生成式人工智能技术，能做各种表情，并与用户进行表情交互。
卓益得在研发的表情机器人
卓益得还在研发“行者三号”，沿着肌腱仿生驱动技术路线进行版本迭代。公司将凭借这一技术路线安全性好、续航时间长、步态类人等优势，让它学会更多技能，早日适用于家庭陪伴、家政服务等生活场景。
目前，这家上海企业已完成1亿元A轮融资，向着独角兽企业迈进。去年7月，上海理工大学启动科技成果赋权改革。李清都团队与校方签约，获得一件职务发明专利和一项专有技术的全部赋权。这一完全赋权改革明确了知识产权归属和校企长期合作关系，为公司融资发展之路扫清了障碍。“通过改革，卓益得与上理工机器智能研究院形成了紧密的产学研合作关系。依托高校的科研人才和基础研究优势，人形机器人公司的发展会更有后劲。”李清都说。
原标题：《人形机器人“半马”季军比赛中没换电池，突破机器人进家庭一大瓶颈》
栏目主编：黄海华
来源：作者：解放日报 俞陶然
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