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PHYBOT M1實(shí)現(xiàn)全球首次全尺寸重型電驅(qū)人形機(jī)器人完美擬人后空翻

人工智能算法人形機(jī)器人

PHYBOT M1實(shí)現(xiàn)全球首次全尺寸重型電驅(qū)人形機(jī)器人完美擬人后空翻

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允中 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI
乖乖 ， 反正我是被“震”到了 。
后空翻不稀奇 ， 但看到一個(gè)身高近1米8、體重近70公斤的大家伙來(lái)這么一下還是有些震驚 。
畢竟 ， 就連專(zhuān)業(yè)的體操運(yùn)動(dòng)員都有身高體重限制 ， 你一個(gè)機(jī)器人能這么翻多少有點(diǎn)離譜了 。
而這 ， 就是動(dòng)易科技全新的全尺寸人形機(jī)器人——PHYBOT M1 。
據(jù)說(shuō) ， 這是全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)完美擬人態(tài)后空翻的全尺寸重型電驅(qū)機(jī)器人 ， 其爆發(fā)力表現(xiàn)甚至超越了以液壓驅(qū)動(dòng)著稱(chēng)的波士頓動(dòng)力Atlas 。


△動(dòng)易科技 PHYBOT M1 后空翻那么 ， 問(wèn)題來(lái)了 ， 翻跟頭確實(shí)很強(qiáng) ， 有什么用呢？
對(duì)于動(dòng)易科技而言 ， 選擇讓PHYBOT M1這款全尺寸“巨人”去完成后空翻這一難點(diǎn)動(dòng)作 ， 絕非為了簡(jiǎn)單的視覺(jué)炫技 。
其根本目的 ， 是為了系統(tǒng)性地驗(yàn)證并突破人形機(jī)器人邁向“超人類(lèi)”范疇所必需的核心能力邊界——極致的動(dòng)態(tài)平衡、瞬間的萬(wàn)瓦級(jí)爆發(fā)力、以及全身在極端工況下的精準(zhǔn)協(xié)同 。
動(dòng)易科技堅(jiān)信 ， 只有在接近成人尺度的平臺(tái)上 ， 成功挑戰(zhàn)人類(lèi)身體極限的動(dòng)作 ， 才能證明其所依托的硬件架構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與控制算法 ， 具備了在真實(shí)、復(fù)雜、高強(qiáng)度的生產(chǎn)環(huán)境中替代乃至超越人類(lèi)作業(yè)的潛力 。
PHYBOT M1的這一翻 ， 正是對(duì)“最強(qiáng)新質(zhì)生產(chǎn)力工具”動(dòng)態(tài)性能的壓力測(cè)試與能力宣言 。
近年來(lái) ， 市面上能夠展示高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力（如奔跑、跳躍、翻滾、快速敏捷動(dòng)作）的人形機(jī)器人 ， 絕大多數(shù)都采用小尺寸/中尺寸機(jī)體設(shè)計(jì) 。
其原因在于：更小的尺寸能夠帶來(lái)更低的慣量、更容易的重心控制 ， 使其更容易在早期階段實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)能力演示” ， 這一點(diǎn)在動(dòng)易科技的PHYBOT C1上同樣獲得了驗(yàn)證 。
此外 ， 當(dāng)前行業(yè)在“大尺寸人形”上還普遍面臨一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：全尺寸人形機(jī)器人體慣量大、關(guān)節(jié)扭矩不足、步態(tài)控制帶寬有限 ， 一旦出現(xiàn)輕微偏差就可能失穩(wěn) 。
這也反映出行業(yè)尚未真正解決全尺寸人形在“動(dòng)力—結(jié)構(gòu)—控制”三者之間的平衡 。
在這種趨勢(shì)下 ， “強(qiáng)運(yùn)動(dòng)能力”與“全尺寸人形機(jī)器人”往往難以同時(shí)滿足：體型越小 ， 關(guān)節(jié)扭矩與能耗壓力越低；
體型越大 ， 為了保持同等動(dòng)作表現(xiàn) ， 就需要指數(shù)級(jí)提升關(guān)節(jié)峰值扭矩、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量密度與結(jié)構(gòu)耐久性 。
因此 ， 目前市場(chǎng)上真正做到“接近成人身高（170+）且仍維持高運(yùn)動(dòng)能力、強(qiáng)動(dòng)力輸出”的平臺(tái)非常有限 。
從動(dòng)態(tài)行走到動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng) ， 人形機(jī)器人突破能力新邊界
△PHYBOT M1正是在這一行業(yè)背景下 ， PHYBOT M1的設(shè)計(jì)路徑顯得尤為獨(dú)特 。 在人類(lèi)成年男子的尺寸下 ， PHYBOT M1作為全棧自研的純電驅(qū)人形機(jī)器人 ， 標(biāo)志著電驅(qū)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)性能上已實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)液壓方案的全面超越 。
最新一代關(guān)節(jié)峰值扭矩超過(guò)800N·m ， 結(jié)合整機(jī)超過(guò)10000W的峰值功率輸出 ， 構(gòu)建出遠(yuǎn)超液壓系統(tǒng)的動(dòng)力性能基礎(chǔ) ， 整機(jī)扭矩密度突破10 N·m/kg ， 這一關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)超越了現(xiàn)有液壓機(jī)器人的能量密度極限 ， 同時(shí)具備高精度、低反驅(qū)、高頻通信等電驅(qū)特有優(yōu)勢(shì) 。
電驅(qū)系統(tǒng)不僅在爆發(fā)力與響應(yīng)速度上媲美甚至超越液壓 ， 更在能量效率、可控性、靜音運(yùn)行與維護(hù)成本上實(shí)現(xiàn)全面領(lǐng)先 ， 為人形機(jī)器人的規(guī)模化落地掃清了動(dòng)力瓶頸 。
PHYBOT M1憑借電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與整機(jī)輕量化的協(xié)同設(shè)計(jì) ， 在成人尺寸平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)與小尺寸動(dòng)態(tài)機(jī)器人相當(dāng)?shù)膭?dòng)力余量 ， 并顯著拓展了任務(wù)能力譜系 ， 包括生產(chǎn)制造、物流搬運(yùn)、特種應(yīng)急等 。
動(dòng)易科技從底層結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)能力入手 ， 結(jié)合整機(jī)輕量化設(shè)計(jì) ， 提升了大尺寸人形機(jī)器人在無(wú)保護(hù)環(huán)境中的穩(wěn)定性與動(dòng)作冗余 。 配合端到端具身智能模型的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)與自我修正能力 ， 實(shí)現(xiàn)平衡控制與動(dòng)作閉環(huán) 。
核心突破：PHYBOT M1如何闖入“新紀(jì)元”對(duì)于PHYBOT M1這樣一個(gè)身高近1.8米、體重近70公斤的“巨人” ， 要實(shí)現(xiàn)后空翻這類(lèi)極限動(dòng)態(tài)動(dòng)作 ， 難點(diǎn)尤為突出：
高慣量與精確控制的矛盾：近70公斤自重帶來(lái)的巨大慣性 ， 對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度、峰值功率以及控制算法的精確性提出了極致要求 。 仿真與現(xiàn)實(shí)的鴻溝：大型機(jī)器人的慣量、阻尼等物理特性顯著 ， 仿真模型與真實(shí)機(jī)器人之間的微小差異都可能導(dǎo)致動(dòng)作失敗 。 性能與安全的平衡：激發(fā)機(jī)器人“靜如稚子（常態(tài)200W） ， 動(dòng)如脫兔（瞬時(shí)超10000W）”的萬(wàn)瓦級(jí)爆發(fā)力時(shí) ， 必須確保每一個(gè)動(dòng)作都在物理極限之內(nèi) ， 避免硬件損傷 。 技術(shù)深潛：三大創(chuàng)新算法鑄就高難度動(dòng)作創(chuàng)新點(diǎn)一：基于加速度約束的軌跡重映射
當(dāng)前的數(shù)據(jù)集質(zhì)量參差不齊 ， 大部分的數(shù)據(jù)不符合物理規(guī)律 ， 直接使用不理想的數(shù)據(jù)會(huì)嚴(yán)重影響訓(xùn)練質(zhì)量 ， 導(dǎo)致動(dòng)作變形 ， 影響機(jī)器人的發(fā)力 。
針對(duì)大型機(jī)器人的特殊情況 ， 動(dòng)易科技開(kāi)發(fā)了基于加速度約束的軌跡重映射 ， 對(duì)不符合物理實(shí)際的軌跡進(jìn)行縮放 ， 有效地提升了強(qiáng)化學(xué)習(xí)對(duì)軌跡的跟蹤效果 ， 保證動(dòng)作更加貼合大型機(jī)器人的物理特性 。
在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng) ， 在retarget數(shù)據(jù)之上引入多條軌跡 ， 通過(guò)加入方差與均值概念 ， 并進(jìn)行編解碼 ， 保證不同的動(dòng)作姿態(tài)之間可連續(xù)變換 ， 從而提升大型機(jī)器人在關(guān)鍵動(dòng)作上的泛化能力與魯棒性 。
創(chuàng)新點(diǎn)二：基于參數(shù)辨識(shí)的域隨機(jī)化
大型機(jī)器人的慣量 ， 阻尼等特性更加明顯 ， 一般的域隨機(jī)化很難覆蓋真實(shí)范圍 ， 同時(shí)過(guò)多的域隨機(jī)化會(huì)導(dǎo)致策略的退化 。
因此 ， 團(tuán)隊(duì)對(duì)電機(jī) ， 本體的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了預(yù)先辯識(shí) ， 在參數(shù)辯識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行域隨機(jī)化 ， 保證了策略對(duì)現(xiàn)實(shí)誤差更強(qiáng)的泛化能力 ， 極大提升了策略從仿真到實(shí)物的轉(zhuǎn)移成功率 。
創(chuàng)新點(diǎn)三： 雙階段訓(xùn)練法
使用常規(guī)軟約束的強(qiáng)化學(xué)習(xí) ， 在臨近機(jī)器人性能極限時(shí) ， 無(wú)法保證策略全程不超過(guò)限制 ， 在真實(shí)機(jī)器上會(huì)造成嚴(yán)重危害 。
為此團(tuán)隊(duì)采用分階段訓(xùn)練方法 ， 先使用常規(guī)強(qiáng)化訓(xùn)練在仿真中完成大致動(dòng)作 ， 隨后使用小策略熵系數(shù)以及基于電機(jī)極限條件終止的方式進(jìn)行微調(diào)優(yōu)化 ， 保證機(jī)器人爆發(fā)出最大性能 。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：從仿真到現(xiàn)實(shí)的從0到1仿真成功率：在仿真中 ， 經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的控制器后空翻動(dòng)作成功率達(dá)到百分百 。
實(shí)物部署效果：在實(shí)物重型電驅(qū)人形機(jī)器人上 ， 首次成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定后空翻 ， 動(dòng)作流暢 ， 得益于上述核心算法 ， 展現(xiàn)了強(qiáng)大的抗擾動(dòng)與自主恢復(fù)能力 。
從0到1的動(dòng)作之后 ， 是什么？這不僅僅是一個(gè)后空翻的簡(jiǎn)單動(dòng)作 。 這是機(jī)器人技術(shù)從“行走”到“奔跑”再到“翻騰”的質(zhì)變信號(hào) 。
PHYBOT M1用它的縱身一翻 ， 不僅在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)液壓機(jī)器人的超越 ， 更在商業(yè)化路徑上展示了電驅(qū)方案的巨大優(yōu)勢(shì) 。
未來(lái)幾個(gè)月內(nèi) ， 動(dòng)易科技將在第三代超人類(lèi)人形機(jī)器人的無(wú)人區(qū)持續(xù)推進(jìn) ， 用超一流的技術(shù)實(shí)力不斷打破行業(yè)天花板 ， 從多個(gè)維度嘗試突破人類(lèi)極限 。
動(dòng)易科技深知 ， 真正的技術(shù)創(chuàng)新不是為了在展廳中贏得驚嘆 ， 而是為了走向田野、車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)與其他極端惡劣環(huán)境 ， 去完成那些人們不愿、不能或不應(yīng)承擔(dān)的工作 。
PHYBOT M1的后空翻 ， 正是對(duì)動(dòng)易科技這一理念最有力的證明：它驗(yàn)證了動(dòng)易科技所打造的平臺(tái) ， 在動(dòng)態(tài)平衡、極限爆發(fā)與智能決策上 ， 已經(jīng)具備了在極端復(fù)雜環(huán)境中替代人類(lèi)、甚至超越人類(lèi)的潛力 。
動(dòng)易科技將始終專(zhuān)注于創(chuàng)造最強(qiáng)新質(zhì)生產(chǎn)力工具 ， 讓人形機(jī)器人這一終極形態(tài)的通用平臺(tái) ， 早日從實(shí)驗(yàn)室的“炫技王” ， 轉(zhuǎn)變?yōu)楦餍懈鳂I(yè)可信賴(lài)的“生產(chǎn)力擔(dān)當(dāng)” ， 將科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí) 。
*本文系量子位獲授權(quán)刊載 ， 觀點(diǎn)僅為原作者所有 。
— 完 —
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