純電驅(qū)趕超液壓？解碼動(dòng)易科技PHYBOT M1的萬瓦級(jí)爆發(fā)力

11月25日，外媒Interestingengineering直接引用極其夸張的標(biāo)題，報(bào)道了一款來自中國的人形機(jī)器人PHYBOT M1，內(nèi)容客觀又不吝溢美之詞。

視頻內(nèi)容確實(shí)相當(dāng)震撼，當(dāng)一個(gè)身高近1.8米、體重近70kg的“鋼鐵巨人”縱身躍起，在空中完成流暢的擬人態(tài)后空翻并平穩(wěn)落地時(shí)，著實(shí)令人瞳孔地震。

這款由中國動(dòng)易科技全棧自研的產(chǎn)品，不僅是全球首款實(shí)現(xiàn)該極限動(dòng)作的全尺寸重型純電驅(qū)人形機(jī)器人，更以超10000W瞬時(shí)峰值功率的動(dòng)力表現(xiàn)，標(biāo)志人形機(jī)器人純電驅(qū)時(shí)代正式到來，彰顯國產(chǎn)核心技術(shù)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

▍全尺寸與高動(dòng)態(tài)性能的協(xié)同實(shí)現(xiàn)

為何選擇近180cm，70kg的全尺寸重型平臺(tái)去挑戰(zhàn)后空翻？機(jī)器人大講堂了解到，在PHYBOT M1研發(fā)前，人形機(jī)器人領(lǐng)域長期存在全尺寸機(jī)型與高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力難以兼顧的技術(shù)瓶頸。

大多時(shí)候，中小型尺寸機(jī)型是主流選擇，尤其當(dāng)前具備奔跑、跳躍等動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力的人形機(jī)器人，多采用中小型尺寸設(shè)計(jì)。此類機(jī)型因體慣量低、重心控制難度小，對(duì)關(guān)節(jié)扭矩及能耗需求較低，技術(shù)實(shí)現(xiàn)門檻相對(duì)可控，動(dòng)易科技此前推出的PHYBOT C1也已驗(yàn)證該技術(shù)路徑的可行性。

全尺寸機(jī)型面臨多重技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)槠涓?70+cm、體重60+kg，接近人類成人體型，因此受限于大慣量特性，對(duì)關(guān)節(jié)峰值扭矩、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量密度及結(jié)構(gòu)耐久性的需求呈指數(shù)級(jí)提升，一旦出現(xiàn)輕微偏差極易失穩(wěn)。同時(shí)，其步態(tài)控制帶寬有限，微小動(dòng)作偏差即可能導(dǎo)致失穩(wěn)，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)后空翻這類極限動(dòng)態(tài)動(dòng)作。

動(dòng)易科技本次選擇以全尺寸平臺(tái)攻克極限動(dòng)作，其核心目標(biāo)恰恰在于，試圖通過接近成人尺度的技術(shù)驗(yàn)證，系統(tǒng)性突破人形機(jī)器人在極致動(dòng)態(tài)平衡、瞬時(shí)高功率輸出及全身極端工況協(xié)同控制上的核心能力，為后續(xù)真實(shí)場景應(yīng)用奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

▍純電驅(qū)技術(shù)，突破傳統(tǒng)液壓方案的性能邊界

PHYBOT M1完成后空翻的核心支撐，在于其純電驅(qū)系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)方案的全面超越。

首先是動(dòng)力性能指標(biāo)突破行業(yè)極限。動(dòng)易科技的介紹中顯示，其瞬時(shí)功率輸出能力非常強(qiáng)勁，PHYBOT M1整機(jī)峰值功率超10000W，常態(tài)運(yùn)行功耗僅200W，可實(shí)現(xiàn)低功耗待機(jī)與高功率爆發(fā)的動(dòng)態(tài)切換，為后空翻過程中的姿態(tài)調(diào)整、落地緩沖提供充足動(dòng)力。

這得益于其搭載了最新一代關(guān)節(jié)，模塊峰值扭矩超800N?m，整機(jī)扭矩密度突破10N?m/kg，該指標(biāo)已超越現(xiàn)有液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的能量密度極限，解決全尺寸機(jī)型“動(dòng)力不足”的核心痛點(diǎn)。

其次是系統(tǒng)性優(yōu)勢適配規(guī)?；瘧?yīng)用。相比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)，PHYBOT M1的純電驅(qū)方案具備多重不可替代的優(yōu)勢。

例如在控制精度與響應(yīng)速度方面，電驅(qū)系統(tǒng)支持毫秒級(jí)肢體動(dòng)作控制，具備高精度、低反驅(qū)、高頻響特性，可滿足高慣量機(jī)型在空翻過程中的姿態(tài)微調(diào)需求；在能效與運(yùn)維成本方面，電驅(qū)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率更高，且無需液壓油維護(hù)、無泄漏風(fēng)險(xiǎn)，在靜音運(yùn)行、長期運(yùn)維成本上顯著優(yōu)于液壓方案，為后續(xù)規(guī)模化落地掃清動(dòng)力系統(tǒng)障礙。

上述性能的實(shí)現(xiàn)，依托于動(dòng)易科技全棧自研的技術(shù)體系。動(dòng)易科技目前從電機(jī)、減速器到驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，再到整機(jī)輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各環(huán)節(jié)深度協(xié)同優(yōu)化，最終使全尺寸機(jī)型具備與中小型機(jī)型相當(dāng)?shù)膭?dòng)力冗余，這是動(dòng)易科技電驅(qū)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)性能上實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)液壓方案突破性超越的核心密碼。

▍從仿真驗(yàn)證到實(shí)物穩(wěn)定運(yùn)行的跨越

一般而言，全尺寸重型機(jī)器人完成后空翻，除了硬件能力過關(guān)，還需攻克高慣量精準(zhǔn)控制、仿真與現(xiàn)實(shí)偏差適配、性能與硬件安全平衡三大核心難題。據(jù)悉，動(dòng)易科技的純中國本土團(tuán)隊(duì)，通過三大創(chuàng)新算法的深度集成，將這些難題一一攻克。

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)器人高慣量、高扭矩需求的物理特性，該技術(shù)可對(duì)不符合物理規(guī)律的訓(xùn)練數(shù)據(jù)軌跡進(jìn)行縮放與修正，提升強(qiáng)化學(xué)習(xí)對(duì)動(dòng)作軌跡的跟蹤精度，避免因數(shù)據(jù)偏差導(dǎo)致的動(dòng)作變形；同時(shí)，通過引入多軌跡數(shù)據(jù)增強(qiáng)策略，結(jié)合方差與均值編解碼處理，實(shí)現(xiàn)不同動(dòng)作姿態(tài)的連續(xù)切換，提升機(jī)器人在極限動(dòng)作中的泛化能力與魯棒性。

創(chuàng)新點(diǎn)二：基于參數(shù)辯識(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)，無法保證策略全程不超過限制，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。

▍結(jié)語與未來

動(dòng)易科技介紹，PHYBOT M1的這一翻，驗(yàn)證了動(dòng)易科技所打造的全尺寸電驅(qū)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、甚至超越人類的潛力，同時(shí)標(biāo)志著國產(chǎn)人形機(jī)器人在“動(dòng)力-結(jié)構(gòu)-控制”三大核心領(lǐng)域已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，也為人形機(jī)器人純電驅(qū)路線的發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)參考。

據(jù)動(dòng)易科技規(guī)劃，未來數(shù)月將持續(xù)推進(jìn)第三代超人類人形機(jī)器人研發(fā)，進(jìn)一步突破人類生理極限的動(dòng)作邊界，同時(shí)，公司將聚焦核心技術(shù)的場景化落地，加速人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證向產(chǎn)業(yè)級(jí)工具的轉(zhuǎn)變。