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一只成年人的手,平均重約500克,能提起20公斤桶裝水,也能捏起一根繡花針。
現(xiàn)在,有一只“機(jī)器手”,做到了同樣的事。
它只有383克,比人手還輕,卻能單手拎著20公斤重物,精細(xì)動(dòng)作可精確到毫米級(jí),即使被汽車碾過(guò),依然能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
提到強(qiáng)腦科技,很多人首先想到的是腦機(jī)接口,是幫助殘障人士重獲自理能力的智能仿生手。實(shí)際上,這家“杭州六小龍”公司也正在死磕另一雙“手”。
2024年開(kāi)始,強(qiáng)腦科技將業(yè)務(wù)觸角延伸至具身智能,為人形機(jī)器人提供末端執(zhí)行器,也就是機(jī)器人的“手”。短短兩年間,他們的靈巧手已經(jīng)適配樂(lè)聚、宇樹、北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心,逐際動(dòng)力、中科慧靈等數(shù)十家主流機(jī)器人本體公司,成為行業(yè)內(nèi)出鏡率最高的靈巧手之一。
就在4月7日,強(qiáng)腦科技發(fā)布全新一代智能靈巧手Revo3。它擁有21個(gè)主動(dòng)自由度,搭載自研“全直驅(qū)+可反驅(qū)”高性能驅(qū)控一體化微型關(guān)節(jié),活動(dòng)空間超越人手,并實(shí)現(xiàn)全掌觸覺(jué)陣列與指尖視觸覺(jué)融合。
從智能仿生手到靈巧手,強(qiáng)腦科技如何實(shí)現(xiàn)這種技術(shù)遷移?在日漸擁擠的靈巧手賽道,它的差異化優(yōu)勢(shì)又在哪里?還有哪些技術(shù)難點(diǎn)需要突破?
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挑戰(zhàn)“最后一厘米”
在具身智能的熱潮中,人形機(jī)器人的大腦和運(yùn)動(dòng)能力正在快速進(jìn)化,但價(jià)值實(shí)現(xiàn)的“最后一厘米”,依然攥在“雙手”中。一雙靈巧的手,決定了機(jī)器人是舞臺(tái)上的表演者,還是生產(chǎn)線上的勞動(dòng)者。
走到控制箱前,食指輕輕一按、拉開(kāi)柜門,隨后旋轉(zhuǎn)按鈕,切換紅綠功能按鍵……這是杭州具身大腦企業(yè)“中科第五紀(jì)”最新發(fā)布的電力具身機(jī)器人操作視頻,動(dòng)作可以精確到毫米級(jí)。畫面中這雙靈巧又好看的手,正是來(lái)自強(qiáng)腦科技的Revo2系列。
強(qiáng)腦科技目前主推的Revo2靈巧手,主打輕量化、高握重比(即負(fù)載能力與自身重量的比值)。它長(zhǎng)16cm、寬7.6cm,尺寸與一部iPhone 16 Pro Max相仿。“可能比一般的人手還小、還輕,因?yàn)橐紤]進(jìn)一步的仿生需求,加上'皮膚'。”強(qiáng)腦科技具身智能業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人張知閣介紹。
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Revo2
仔細(xì)看這只靈巧手,五根手指上甚至能找到仿生指紋。“在指尖的膠皮上設(shè)計(jì)指紋,能增加摩擦力,對(duì)抓取濕滑、不規(guī)則的物體友好。”
盡管身形小巧,Revo2的握力卻高達(dá)50N。這是個(gè)什么概念?生活中大部分日常物品操作,人手需要30-40N的握力,50N意味著Revo2足以完成絕大多數(shù)任務(wù)。
剛剛發(fā)布的Revo3,則將性能推向了新的高度。它的五指握力提升至70N,能更穩(wěn)固地抓取重物,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了3Hz的極速開(kāi)合,即每秒可完成3次完整的張合動(dòng)作。
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“隨著產(chǎn)品體積的縮小,工程難度呈指數(shù)級(jí)攀升。”張知閣說(shuō)。把諸多傳動(dòng)模塊、機(jī)械結(jié)構(gòu)塞進(jìn)一個(gè)小小的空間里,同時(shí)保證高負(fù)載,是研發(fā)中最難啃的骨頭——如何在方寸之間實(shí)現(xiàn)極致性能,本身就是一道終極工程考題。
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一場(chǎng)順理成章的延伸
去年9月,馬斯克在一次播客訪談中直言:“包含前臂在內(nèi)的手部系統(tǒng),是整臺(tái)機(jī)器人工程化落地的最大技術(shù)難點(diǎn)。”尤其在觸覺(jué)感知層面,如何精準(zhǔn)復(fù)刻人手細(xì)膩的觸感反饋與力控精度,是行業(yè)共同的挑戰(zhàn)。
觸覺(jué),一定程度上決定了機(jī)器人能否真正參與人類的日常勞動(dòng)。機(jī)器人不知道捏雞蛋用多大力,不知道抓試管有沒(méi)有滑,也不知道握手的力度會(huì)不會(huì)把對(duì)方捏疼。
強(qiáng)腦科技是國(guó)內(nèi)最早做觸覺(jué)靈巧手的公司之一,由于工程師們對(duì)產(chǎn)品一致性以及觸覺(jué)性能的極致要求,他們沒(méi)有直接用現(xiàn)成的觸覺(jué)傳感器模塊,而是選擇投入大量研發(fā)資源,與專業(yè)的觸覺(jué)傳感器公司進(jìn)行聯(lián)合研發(fā),把自身的算法和性能指標(biāo)融入其中,不斷打磨觸覺(jué)產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。
以Revo 2觸覺(jué)版本為例,它可以快速抓握滑動(dòng)的物體,也能瞬間感知物體軟硬,實(shí)時(shí)調(diào)整抓握力度,連續(xù)拿取不同重量的物體(如泡沫海綿、木頭方塊),還可以辨別金屬、海綿、大理石等30多種物體材質(zhì)。
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Revo 2
這一觸覺(jué)能力的背后,是強(qiáng)腦科技在智能仿生手領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)七八年的深耕。
從創(chuàng)立之日起,強(qiáng)腦科技就開(kāi)始做智能仿生手;2019年,智能仿生手榮獲《時(shí)代》周刊“年度百大最佳發(fā)明”稱號(hào)。為了做仿生手,團(tuán)隊(duì)花了大量時(shí)間研究人體工學(xué)、肌腱和骨骼的仿生結(jié)構(gòu)。涉足靈巧手,便是一場(chǎng)順理成章的延伸,強(qiáng)腦科技花了七八年研究人手怎么“長(zhǎng)”、怎么“動(dòng)”、怎么“感知”,如今把這些積累全都交給機(jī)器人。
“手是人與世界交互的窗口。無(wú)論是幫助殘障人士恢復(fù),還是讓機(jī)器人學(xué)會(huì)操作,本質(zhì)上都是在模仿、理解和再造‘手’的功能。”
張知閣以包絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例解釋道,市面上多數(shù)靈巧手采用平行開(kāi)合的夾取方式,而人手的抓取邏輯是向內(nèi)收攏、形成穩(wěn)定包裹。強(qiáng)腦科技將人體骨骼的這種內(nèi)收包絡(luò)機(jī)制復(fù)刻至靈巧手,使抓握動(dòng)作更貼合物體表面,大幅提升持握穩(wěn)定性,有效降低物體脫落的風(fēng)險(xiǎn)。
這種積累,也讓強(qiáng)腦科技從一開(kāi)始就奔著規(guī)模化交付而去。
“我們對(duì)穩(wěn)定性和一致性的要求很高。”張知閣說(shuō),每一批次的產(chǎn)品,性能必須穩(wěn)定如一。從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn),如何保證每一只手的精度和手感都保持一致,是行業(yè)公認(rèn)的難題,也是強(qiáng)腦科技重點(diǎn)攻克的方向。
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Revo3
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做穩(wěn)定可靠的手
人類的手有27個(gè)自由度,包含27塊骨頭、29個(gè)關(guān)節(jié)、34塊肌肉,以及數(shù)不清的神經(jīng)末梢,就像是一臺(tái)經(jīng)過(guò)了數(shù)百萬(wàn)年進(jìn)化的“精密儀器”。早在40多年前,科學(xué)家們就希望復(fù)刻這臺(tái)“儀器”,讓機(jī)器人真正融入人類世界。
Revo3的發(fā)布,標(biāo)志著強(qiáng)腦科技向這一目標(biāo)邁出了一大步。張知閣表示,從工程優(yōu)化的角度權(quán)衡性能、成本、可靠性等多方面因素,21自由度是他們認(rèn)為當(dāng)前階段的最優(yōu)解。“低于它,操作能力增長(zhǎng)緩慢;高于它,性能提升邊際遞減。”
高自由度帶來(lái)的,將是真正的通用性。官方視頻中,Revo3已能單手翻花繩、玩陀螺、盤手串……更重要的是,高自由度能更好地模仿人手動(dòng)作,在模仿學(xué)習(xí)中顯著縮短訓(xùn)練周期,例如Revo3學(xué)會(huì)翻花繩僅用了一周。
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“當(dāng)前商業(yè)落地最迫切的需求,是一只成本可控、可靠性高,同時(shí)具備類人操作基本能力的手。”張知閣表示。在成本與可靠性得到驗(yàn)證的前提下,向更高自由度迭代、追求更靈巧的操作,既是行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì),也是強(qiáng)腦科技始終的追求。“我們(靈巧手操作)的目標(biāo),是家庭里的幾百種物品,工廠流水線上各種復(fù)雜的裝備與工具。”
公司創(chuàng)始人韓璧丞曾在公開(kāi)場(chǎng)合表示:花七八年時(shí)間做一款智能仿生手,不是為了做展示的Demo, 而是 為了能讓這只“手”真正被用起來(lái),解決實(shí)際的問(wèn)題。
這句話,放在靈巧手上同樣適用。
產(chǎn)品研發(fā)初期,強(qiáng)腦科技團(tuán)隊(duì)也遇到過(guò)工程問(wèn)題。比如Revo2剛推向市場(chǎng)時(shí),由于機(jī)器人使用環(huán)境復(fù)雜,難免出現(xiàn)劇烈碰撞,靈巧手在這過(guò)程中容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破損。“機(jī)器人本體也還在完善階段,碰撞不可避免。”張知閣說(shuō),正是這些來(lái)自真實(shí)場(chǎng)景的反饋,推動(dòng)團(tuán)隊(duì)不斷更新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料,才有了今天更可靠的產(chǎn)品。
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今年要做三件事
業(yè)內(nèi)共識(shí),經(jīng)過(guò)高速狂奔的2025年,具身智能行業(yè)將在2026年迎來(lái)“場(chǎng)景落地元年”。此前的人形機(jī)器人,更側(cè)重于技術(shù)探索與功能展示,但眼下無(wú)論哪一家機(jī)器人廠商,都在向務(wù)實(shí)的場(chǎng)景落地方向轉(zhuǎn)化,這就為靈巧手進(jìn)入市場(chǎng)提供了廣闊的空間。
截至目前,市面上主流的數(shù)十家機(jī)器人公司,都已和強(qiáng)腦科技建立了合作。
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今年,強(qiáng)腦科技要集中精力做三件事:進(jìn)一步增強(qiáng)靈巧手的性能和穩(wěn)定性;繼續(xù)研發(fā)高自由度靈巧手;構(gòu)建“腦-眼-手”協(xié)同的系統(tǒng)解決方案。
要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo),離不開(kāi)兩 個(gè)關(guān)鍵 詞:場(chǎng)景支持、工程標(biāo)準(zhǔn)。
“我們需要真正的場(chǎng)景落地。”張知閣坦言,這不是一只靈巧手、一個(gè)攝像頭、一條機(jī)械臂各自為戰(zhàn)就能完成的,而是需要整體方案的支撐能力。只有把末端執(zhí)行器與整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)協(xié)同起來(lái),才能在真實(shí)場(chǎng)景中解決問(wèn)題。
工程標(biāo)準(zhǔn),“就是交付能力,能穩(wěn)定復(fù)現(xiàn),我們叫一致性”。產(chǎn)品要持續(xù)迭代,更要規(guī)模化交付,讓每一只手的性能都一樣穩(wěn)定可靠。
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成本方面,靈巧手雖然體積不大,但占人形機(jī)器人整體成本的14%-18%。摩根士丹利的數(shù)據(jù)顯示,特斯拉第二代人形機(jī)器人擎天柱的靈巧手占比達(dá)到17.3%,以其整機(jī)成本5萬(wàn)美元計(jì)算(第三代今年目標(biāo)成本跌破2萬(wàn)美元),靈巧手的成本在8650美元左右。
“隨著訂單躍遷、場(chǎng)景落地與規(guī)模化推進(jìn),靈巧手的價(jià)格有望降下來(lái)。”這是趨勢(shì),也是強(qiáng)腦科技努力的方向。
具身智能行業(yè)的進(jìn)步,正是像這樣,由生態(tài)鏈上一家家企業(yè)在無(wú)數(shù)次嘗試中共同推動(dòng)的。每一次失敗都是一次迭代,每一次反饋都讓系統(tǒng)離落地更近一步。強(qiáng)腦科技要做的,就是在這個(gè)過(guò)程中,不斷打磨一雙雙“手”,穩(wěn)穩(wěn)地伸向那個(gè)嶄新的世界。
文 | 童蔚
因?yàn)楹贾葸@家公司,21歲小伙終于學(xué)會(huì)說(shuō)謝謝
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