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“荆楚”勇闯科创无人区
湖北日报 2025-02-06 07:23:16

湖北日报全媒记者 包东喜 张歆 文俊

“荆楚”时而眨巴眼睛,时而对人微笑,“神农”和人打闹嬉戏,身形不倒;……2月5日,在“新春第一会”的现场,这两款身形灵巧的人形机器人格外“吸睛”。

“荆楚”“神农”来自华中科技大学丁汉院士团队,“神农”下肢采用旋转电机驱动,“荆楚”下肢采用行星滚柱丝杠驱动。经过“七月怀胎”,去年12月它们成“人”降世。

从0到1攻关国际难题

人形机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,是全球金字塔尖上的战略科技产业。

去年4月,省委、省政府战略谋篇布局,组织省内多所高校、科研院所、企业进行科研攻关,研发人形机器人,力争在全球人形机器人赛道上崛起湖北力量。

丁汉院士团队“揭榜挂帅”,在全校号召组建了一支由机械工程、人工智能、光电信息、传感器等研发领域的研发队伍,集中力量开展灵巧操作型人形机器人攻关研究。

如何破题?行业内较为代表性的有两大技术路线:下肢采用旋转电机驱动和下肢采用直线滚柱丝杠驱动,前者相对成熟,后者以特斯拉的擎天柱(Optimus)为代表,具有低能耗长续航优势,研发难度更大,国内外鲜有团队掌握。

经过反复研讨,团队决定,勇闯科创无人区,分两支队伍采用两种技术路线同时攻关。

“关键技术是买不来的,必须要自己掌握。‘神农’对标同行,‘荆楚’用于探索。”攻关任务负责人陶波教授介绍研发思路,对团队而言,两种技术路线都是从零开始,“荆楚”挑战性更大,立项研发时国内还没有成功的可以参考的先例,把人形机器人研发的国际难题攻克下来,团队就可能走在行业前面。

独走快众行远

按照原先计划,到年底人形机器人就要正式亮相。从启动研发到独立行走,科研攻关时长仅有7个月,机器人的稳定行走、多模态感知能力……每一步探索都要经历反复争论、沟通,不厌其烦地拆解、拼装。

“真正进入‘荆楚’的研发,才知道从0到1的难度有多大。”陶波回忆,许多人形机器人核心零部件团队在市场上采购不到,需要自主设计,再委托给工厂定制化生产。

以行星滚柱丝杠组件为例,虽然广泛用于航空航天、数控机床、汽车等领域,但国内鲜有能稳定高质量生产人形机器人驱动用的企业,面对研发所需的个位数订单,企业生产成本高、积极性不高,交货周期完全得不到保障。

眼看研发时间一天天过去,团队不得不向多个企业同时定制部件,谁家的货先到,就先用谁家的调试。缺乏组件,看不到实物,团队开发的算法只能够在计算机中模拟仿真,去年11月中旬,第一批行星滚柱丝杠模组终于集齐,刚刚拼装起来的人形机器人和算法程序一融合,故障频出。

“一度想放弃,但是付出了这么多心血,放弃实在心有不甘。”“荆楚”人形机器人团队研发人员赵兴炜坦言,作为国内外少有采用行星滚柱丝杠驱动的人形机器人,尽管挑战极大,但同样具有巨大的吸引力。

关键时刻,有组织科研的优势充分得以体现。团队联合校内外多个教授团队和企业联合攻关,一起闭关剖析难点、一起现场“会诊”查找原因。经过一个多月的故障查找和排除,去年12月18日,“荆楚”机器人终于成功“走起来”,实现了“0”到“1”的突破。

独行快,众行远。没有团队的相互鼓劲,没有各方的支持,荆楚可能不会诞生得这么早。一团队骨干由衷地说。

未来还有很远的路要走

无独有偶,采用旋转电机技术路线的“神农”也并非一帆风顺。“神农”人形机器人研发人员朱力军介绍,仅仅人形机器人的四肢加上手部,关节自由度就高达40余个,关节本身和关节之间的连接,都需要依靠自主研发和代码编程来实现,工作量极大。

为了提升系统的稳定性和抗干扰能力,“神农”机器人采用了模型预测控制和强化学习相结合的运动控制算法,使其具有很好的鲁棒性和抗干扰能力,即便被推搡踢踹,“神农”也能稳住身形、直立不倒。同时,团队自研了高爆发电机模组,使得“神农”的瞬间爆发力达到普通人的两到三倍。

“‘神农’‘荆楚’两款人形机器人特点不同,代表了目前人形机器人主流的技术方向,未来可用于智慧医疗、装配制造等行业。”中国科学院院士丁汉介绍,人形机器人“走起来”是第一步,后续还要“走得稳”“走得丝滑”,而且“能干活”“干好活”,还有很远的道路要走。

责任编辑:万雷萌
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