在2024年龍年，一條“青龍”橫空出世。近日，在世界人工智能大會(huì)上，國(guó)家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心重磅推出全球首個(gè)全尺寸開(kāi)源工版人形機(jī)器人——青龍。這款機(jī)器人一經(jīng)問(wèn)世就得到了廣泛的關(guān)注。
因?yàn)檫@是全球首款開(kāi)源人形機(jī)器人。這一開(kāi)創(chuàng)性的舉措并非偶然，而是源于對(duì)中國(guó)科技發(fā)展的深刻洞察和對(duì)未來(lái)的宏偉愿景。這不僅是技術(shù)上的突破，更是對(duì)科技共享、共同進(jìn)步理念的堅(jiān)定踐行。
讓我們深度了解下青龍背后的成長(zhǎng)故事，一起看看這條“青龍”能否掀起行業(yè)巨變。
全球首個(gè)全尺寸開(kāi)源工版人形機(jī)器人青龍
一、青龍的獨(dú)特魅力
青龍人形機(jī)器人一亮相，就以其獨(dú)特的設(shè)計(jì)和強(qiáng)大的性能吸引了眾人的目光。
它身高1.85米，體重80千克，整機(jī)集成43個(gè)主動(dòng)自由度，在頭部、手部、臂部、腿部、腰部和踝部實(shí)現(xiàn)了全尺寸的精妙設(shè)計(jì)。其腿部系統(tǒng)追求輕量化、高剛度和低關(guān)聯(lián)，通過(guò)打通從仿生到仿真再到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的正向設(shè)計(jì)研發(fā)流程，實(shí)現(xiàn)了雙足機(jī)器人仿生機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的完美融合。
在動(dòng)力和電源管理方面，青龍人形機(jī)器人搭載了先進(jìn)的具有能量回收系統(tǒng)和輸出穩(wěn)壓管理的電源系統(tǒng)。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得機(jī)器人能夠在復(fù)雜的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，持續(xù)工作3~4個(gè)小時(shí)，為其在各種場(chǎng)景中的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的保障。
關(guān)鍵模組作為硬件系統(tǒng)的核心組成部分，更是展現(xiàn)了卓越的性能。整機(jī)共搭載了兩類(lèi)10種31個(gè)關(guān)節(jié)，最大關(guān)節(jié)扭矩高達(dá)396牛·米，最大扭矩密度達(dá)到200牛·米/公斤。針對(duì)不同部位的特定需求，如對(duì)激動(dòng)能力、負(fù)載能力和過(guò)載能力要求更高的腿足系統(tǒng)，采用了高扭矩密度的軸向電機(jī)加低減速比和行動(dòng)減速器的精準(zhǔn)方案;而對(duì)于更為關(guān)注作業(yè)精度和交互特性的上肢，則采用了高功率密度的電機(jī)與諧波檢測(cè)器相結(jié)合的SEA方案。
操縱與作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同樣精妙絕倫。搭載了質(zhì)量輕、構(gòu)型巧、負(fù)載能力強(qiáng)、作業(yè)精度高、大場(chǎng)景比的七自由度機(jī)械臂與集成觸覺(jué)感知能力的五指靈巧手，為后續(xù)機(jī)器人的模仿學(xué)習(xí)和智能交互提供了完備的硬件基礎(chǔ)。
通訊系統(tǒng)采用多主站實(shí)時(shí)同步高速移動(dòng)的總線(xiàn)系統(tǒng)，充分兼顧了模塊化和擴(kuò)展性，使得開(kāi)發(fā)者能夠更加便捷地進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，為機(jī)器人的功能拓展和應(yīng)用創(chuàng)新提供了無(wú)限可能。同時(shí)，機(jī)器人平臺(tái)搭載了具備400tops的高算力的具身智能控制器，集成豐富的外設(shè)接口，平臺(tái)本體還集成了“視、聽(tīng)、觸、嗅、動(dòng)”五感融合設(shè)計(jì)，使其能夠深度感知周?chē)h(huán)境，與外界實(shí)現(xiàn)更加自然、智能的交互。
二、智慧大腦：朱雀與玄武
有了出色的身體構(gòu)造，賦予青龍智慧的大腦成為了關(guān)鍵。為此，創(chuàng)新中心精心打造了朱雀具身大腦和玄武小腦模型。
朱雀具身大腦如同一個(gè)智能的指揮調(diào)度中心，以多模態(tài)大模型為核心，能夠接收文字信息、圖像信息等多種輸入，并輸出精準(zhǔn)的語(yǔ)音交互以及明智的任務(wù)決策信息。它憑借強(qiáng)大的感知能力、任務(wù)理解能力、記憶能力和規(guī)劃能力，為人形機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中獨(dú)立完成任務(wù)提供了可靠的支持。
玄武小腦模型則側(cè)重于具體任務(wù)的執(zhí)行，其中的軌跡規(guī)劃模塊采用端到端模仿學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的方式。以機(jī)載視覺(jué)作為輸入，以人類(lèi)的作業(yè)為模仿對(duì)象，精準(zhǔn)地輸出期待軌跡。而運(yùn)動(dòng)控制器方面，創(chuàng)新中心探索了兩條技術(shù)路徑：基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的智能運(yùn)動(dòng)控制方法和基于全身動(dòng)力學(xué)的模型預(yù)測(cè)控制方法。這兩種方法能夠根據(jù)環(huán)境信息以及機(jī)器人的狀態(tài)，高效地完成控制目標(biāo)，確保機(jī)器人的動(dòng)作準(zhǔn)確、穩(wěn)定。
在朱雀大腦和軌跡規(guī)劃系統(tǒng)尚未完全成熟的階段，遙操作系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。它作為輸入控制機(jī)器人完成任務(wù)的同時(shí)，還能夠收集大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)，為朱雀大腦和軌跡規(guī)劃系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化和發(fā)展提供了豐富的素材。
三、數(shù)據(jù)訓(xùn)練場(chǎng)：攻克應(yīng)用難題的關(guān)鍵
人形機(jī)器人的發(fā)展并非一帆風(fēng)順，應(yīng)用場(chǎng)景的復(fù)雜性和高質(zhì)量數(shù)據(jù)的獲取難度成為了制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸。
創(chuàng)新中心敏銳地察覺(jué)到這一問(wèn)題，并積極采取行動(dòng)，打造了專(zhuān)門(mén)的訓(xùn)練場(chǎng)。
通過(guò)對(duì)整個(gè)人形機(jī)器人的場(chǎng)景進(jìn)行技術(shù)難度分級(jí)，從L1級(jí)的固化環(huán)境到L4級(jí)的完全動(dòng)態(tài)環(huán)境，清晰地勾勒出了不同場(chǎng)景下機(jī)器人所需具備的能力和面臨的挑戰(zhàn)。同時(shí)，將人形機(jī)器人的能力分解為學(xué)習(xí)能力、運(yùn)動(dòng)能力和作業(yè)能力，進(jìn)一步明確了研發(fā)和訓(xùn)練的方向。 訓(xùn)練場(chǎng)的架構(gòu)分為感存算學(xué)用五個(gè)部分。
在感和存環(huán)節(jié)，通過(guò)云端數(shù)據(jù)的采集，包括遙操作的數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、自然語(yǔ)言、運(yùn)動(dòng)捕捉等，并在云端搭建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，為后續(xù)的計(jì)算和學(xué)習(xí)提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。在算和學(xué)環(huán)節(jié)，專(zhuān)注于機(jī)器人的技能模仿學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)，涵蓋單臂、雙臂以及全身行為的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，不斷提升機(jī)器人的智能水平和動(dòng)作精度。而在“用”的環(huán)節(jié)，則將訓(xùn)練成果應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)線(xiàn)以及服務(wù)等實(shí)際場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了人形機(jī)器人的第一批模擬應(yīng)用。
數(shù)據(jù)訓(xùn)練方法分為三個(gè)階段。首先，通過(guò)斯坦福阿羅哈(ALOHA)開(kāi)源項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了單臂的單技能學(xué)習(xí)和與作業(yè)對(duì)象環(huán)境的泛化能力。接著，將這一技術(shù)路線(xiàn)遷移到青龍人形機(jī)器人上肢，進(jìn)行多技能的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使其能夠?qū)崿F(xiàn)多技能的模仿學(xué)習(xí)。最后，通過(guò)大規(guī)模的人類(lèi)作業(yè)視頻，生成低成本規(guī)?；瘮?shù)據(jù)集，為機(jī)器人的深度學(xué)習(xí)和優(yōu)化提供了充足的數(shù)據(jù)支持。
四、開(kāi)源造福世界
此次人形機(jī)器人的開(kāi)源可謂劃時(shí)代的創(chuàng)舉。長(zhǎng)期以來(lái)，全球科技領(lǐng)域的開(kāi)源項(xiàng)目多由國(guó)外主導(dǎo)，中國(guó)在人形機(jī)器人領(lǐng)域渴望打破這一局面，建立屬于自己的全尺寸開(kāi)源社區(qū)。
開(kāi)源不僅能夠匯聚全球智慧，加速技術(shù)創(chuàng)新，還能為中國(guó)科技在國(guó)際舞臺(tái)上贏得更多的話(huà)語(yǔ)權(quán)。為此，在創(chuàng)新中心推動(dòng)下，開(kāi)源網(wǎng)站Openloong.org.cn應(yīng)運(yùn)而生，一個(gè)以端到端大模型驅(qū)動(dòng)的人形機(jī)器人整機(jī)平臺(tái)正式向世界敞開(kāi)大門(mén)。這一平臺(tái)的誕生，為廣大開(kāi)發(fā)者和科研人員提供了一個(gè)自由探索、創(chuàng)新的空間，也為中國(guó)人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。
回顧青龍機(jī)器人平臺(tái)的研發(fā)歷程，核心技術(shù)經(jīng)過(guò)了十余年的深厚沉淀。上海在短短半年時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有，從1到10的本質(zhì)性突破。這一成就離不開(kāi)創(chuàng)新中心硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)的不懈努力和開(kāi)源開(kāi)放的初心。
相信在不久的將來(lái)，青龍人形機(jī)器人將在制造業(yè)、國(guó)家重大戰(zhàn)略需求、特種環(huán)境和民生服務(wù)等領(lǐng)域大放異彩，為人類(lèi)創(chuàng)造更加便捷、高效、智能的生活。
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如何開(kāi)展戰(zhàn)略數(shù)據(jù)分析
