7 月 12 日消息,总部位于美国加州帕罗奥图的 AI 机器人公司 1X 近期向外界展示了公司最新研发的人形机器人 Neo 的机械手视频,其表现可以说令人震撼 —— 动作速度极快、控制精准,达到了前所未有的水平。
Neo 机械手最引人注目的参数,是拥有 25 个自由度(Degrees of Freedom),并且全部采用主动驱动(即每个关节都由电机独立控制),同时采用仿生肌腱(Tendon-driven)驱动结构。1X 表示,这套设计让 Neo 的灵巧性、力量和可靠性已经接近人类双手。
不过,这只是其亮点的一部分。这双机械手还具备可反向驱动(Backdrivable)特性,手指内置触觉传感器,既能轻松举起一只约 20 磅(注:约 9.1 千克)的壶铃,又能完成极其精细的动作,例如摘下一颗葡萄、安装灯泡,甚至从地板上捡起一颗螺丝。
大多数机器人“没有触觉”,Neo 不一样
目前,大多数机器人的机械手几乎都属于“只写不读(Write-only)”。也就是说,你向机械手发出动作指令,它会执行到指定位置,但整个过程中不会反馈任何触觉信息。它无法像人类一样“感觉”自己接触到了什么。
造成这一问题的主要原因,在于传统机器人通常采用 100:1、200:1 等高减速比齿轮机构。这种设计虽然能提高输出扭矩,但几乎会把所有接触力反馈都“吞掉”,无法传递回电机,因此机械手实际上相当于“失去知觉”。
Neo 则采用了截然不同的方案。它使用仿生肌腱驱动结构,减速比仅约 5:1 至 15:1。因此,每一个关节不仅是执行动作的电机,同时也是一枚力传感器。
如果你按压它的手指,它会自然让位(即可反向驱动),同时还能精确测量你施加了多大的力量。1X 将这一能力称为“力透明(Force Transparency)”。
简单来说,就是力量能够顺畅传递到外界,同时外界施加的力量也能够实时反馈回来,因此机器人能够真正“知道”自己的指尖正在发生什么。
这一点意义重大。因为人类学习如何操作陌生物体,本质上就是依赖这种能力。我们会去摸、按、旋转、摇晃物体,相当于不断用手指提出问题:“它有多硬?有多重?表面是什么质感?”
而这些答案,也正是通过同一双手反馈回来。如今,Neo 已经开始具备类似的能力。
不只是机械手,还有“会感知”的皮肤
Neo 的机械手并不是普通机器人那种坚硬的机械爪,它的手指外层覆盖了一层能够工作的“皮肤”。指尖集成了高分辨率触觉传感器,可实时检测压力大小、接触位置以及剪切力(Shear Force),也就是物体即将滑脱时产生的横向受力。
这意味着,当抓握物体开始滑动时,Neo 理论上能够第一时间“感觉到”,并立即重新调整握力,就像人类一样。
更重要的是,这双机械手还有一个目前极具特色的能力 —— 可以直接水洗。换句话说,Neo 可以自己洗手。它的机械手达到 IP68 防护等级,和如今很多智能手机一样,可以直接浸入水中而不会损坏。
这意味着什么?如果你让 Neo 煎鸡蛋,或者切西红柿、胡萝卜准备晚餐,它完成工作后还能自己清洗双手。又比如,它帮你的孩子制作花生酱三明治,不小心把花生酱沾到了手指上(这种情况几乎难以避免),那么它完全可以自己把手洗干净,而不会把花生酱蹭得到处都是,比如家具、衣服或床单。
据悉,目前还没有其他机器人能够做到自己洗手。
耐用性方面,这套机械手同样表现出色。1X 表示,其机械手已经完成了数百万次测试循环,其中手腕关节在负载条件下已累计完成超过 200 万次运动测试。
为什么机械手如此重要?
在这次发布中,1X 提出了一个观点:机器人双腿负责移动,身体负责容纳电池和计算平台,而真正完成工作的,其实一直都是双手。折叠衣物、整理洗好的衣服、吸尘、做饭…… 无论是什么家务,最终都离不开机械手。
从某种意义上说,机器人的整个身体,不过就是把双手送到需要工作的地方。
值得注意的是,Neo 的硬件能力目前甚至领先于软件。据悉,Neo 上市时搭载的硬件,其实比现阶段 AI 能够充分利用的能力还要更强。
也就是说,现在是硬件领先软件。随着未来持续通过 OTA(无线更新)升级 AI,Neo 将不断变得更加聪明,也能逐步解锁更多硬件能力。
优秀的机械手,是打造优秀人形机器人的关键,因此整个行业都在展开激烈竞争。例如,Genesis AI 最近结束隐身开发阶段,发布了旗下人形机器人 Eno 所搭载的新型机械手,表现同样令人印象深刻。而专门研发机械手、并不制造整机的 Kyber Labs,也推出了性能非常出色的产品。
加拿大温哥华人形机器人公司 Sanctuary AI 创始人 Geordie Rose 曾经说过一句话:“机器人一半的复杂性,都集中在双手。”
电机、齿轮、肌腱…… 各种精密结构密密麻麻地集中在双手之中。优秀的机械手不仅要力量充足,还要灵活、耐用、可清洗,并且最好能够无限接近人类双手的能力。
这或许仍然是未来十年都难以完全实现的目标。但看到 1X 发布的这双机械手之后,我们距离这一目标或许已经比此前预想的近得多。
目前,Neo 的主要定位仍然是家庭服务机器人。而在见识了这双机械手之后,“机器人帮你做家务”这件事,已经不再像遥不可及的幻想,而越来越像一个即将成为现实的未来。