在具身智能圈,一家名為 Clone Robotics 的波蘭初創(chuàng)公司走了一條不尋常之路,他們打造了一臺(tái)擁有血肉之軀般柔軟手臂的機(jī)器人。
這家公司認(rèn)為,目前由特斯拉 Optimus 或波士頓動(dòng)力 Atlas 主導(dǎo)的電機(jī)加齒輪以及加金屬剛性結(jié)構(gòu)的路線,在實(shí)現(xiàn)真正的人類(lèi)靈活性和成本控制方面已經(jīng)碰到了天花板。他們的做法是回歸生物本身,用人造肌肉和骨骼來(lái)構(gòu)建機(jī)器人,讓機(jī)器像人類(lèi)一樣運(yùn)動(dòng)。
Clone Robotics 的誕生源于兩位創(chuàng)始人的狂熱。
?ukasz Kozlik 是公司的聯(lián)合創(chuàng)始人、CTO 和技術(shù)靈魂,在正式創(chuàng)辦公司之前花了整整 7 年時(shí)間研究人體解剖學(xué),專(zhuān)門(mén)琢磨如何使用低成本的材料模擬人類(lèi)肌肉和肌腱。
另一位聯(lián)合創(chuàng)始人兼 CEO Dhanush Radhakrishnan,其實(shí)在很早之前是波士頓動(dòng)力的粉絲,但他對(duì)于傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)展緩慢逐漸感到沮喪,他認(rèn)為解決高自由度的仿生肌肉結(jié)構(gòu)才是實(shí)現(xiàn)通用機(jī)器人的關(guān)鍵。
于是,兩個(gè)人走在一起創(chuàng)業(yè),一個(gè)負(fù)責(zé)造出像人一樣的身體,一個(gè)負(fù)責(zé)給身體安上會(huì)學(xué)習(xí)的大腦。
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(來(lái)源:領(lǐng)英)
他們的核心技術(shù)之一是一種叫做 Myofiber 的流體驅(qū)動(dòng)肌肉。它的靈感來(lái)自于 20 世紀(jì) 50 年代就曾出現(xiàn)的 McKibben 型人工肌肉。
具體來(lái)說(shuō),一根橡膠管外面套著纖維編織網(wǎng),往橡膠管里注入水或者液壓油等壓力流體,橡膠管會(huì)開(kāi)始膨脹,但是外面的纖維網(wǎng)限制了它的直徑,所以肌肉只能沿長(zhǎng)度方向收縮。
反過(guò)來(lái),當(dāng)釋放壓力的時(shí)候,肌肉就會(huì)舒張。一根這樣的肌肉纖維,可以承受 650,000 次反復(fù)的收縮舒張,手指的力量足以抓起 7 公斤的重物。
Clone Robotics 公司的 Clone Hand 是這項(xiàng)技術(shù)的集大成者,也是該公司最得意的產(chǎn)品,其被宣稱(chēng)是全世界最接近人類(lèi)肌肉骨骼結(jié)構(gòu)的機(jī)器人手。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
這只手擁有 24 個(gè)自由度和 37 塊 McKibben 肌肉,骨骼是由碳纖維模制而來(lái),既堅(jiān)固又輕便,其余部分全部是軟材料。它的尺寸和生物特征和人類(lèi)的手一模一樣,包含半根前臂骨、完整的前臂和手掌。
手指可以彎曲、能抓握、能捏住細(xì)小的物體,動(dòng)作之逼真讓人恍惚間以為那是一只有血有肉的真手。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
Clone Robotics 公司對(duì)外宣傳制造這樣一只高仿真度的機(jī)器人手,材料成本不到 2800 美元。相比之下,傳統(tǒng)剛性機(jī)器人手往往需要昂貴的金屬部件、精密的減速器和復(fù)雜的力傳感器,價(jià)格動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)美元。
Clone Hand 還使用聚合物材料替代了大部分金屬,使用一種集成的肌腱肌肉設(shè)計(jì)替代了復(fù)雜的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),借此讓成本得到大幅降低。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
在 Clone Hand 的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中,每個(gè)手臂對(duì)應(yīng)一套獨(dú)立的電液閥系統(tǒng),內(nèi)置的電液閥帶有本體壓力反饋,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的力控制和流量控制。還有一個(gè) 500 瓦的無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵,能夠模擬人類(lèi)心臟的功能,為仿生肌肉提供必要的壓力。
另有一個(gè)一體式的柔性水容器可以?xún)?chǔ)存 2 升水,借此為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。整套系統(tǒng)的控制頻率達(dá)到 100 赫茲,通信頻率達(dá)到 200 赫茲,電池需要大約 2 小時(shí)。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
除了模仿人類(lèi)動(dòng)作之外,該公司也已開(kāi)發(fā)出一種自適應(yīng)大腦,讓機(jī)器人可以通過(guò)觀看人類(lèi)做任務(wù)的視頻來(lái)學(xué)習(xí)新技能。他們宣稱(chēng)已經(jīng)可以在幾分鐘內(nèi)重新訓(xùn)練機(jī)器人,終極目標(biāo)是讓機(jī)器人只需看一次演示就能學(xué)會(huì)任何事情。
有了手,自然就要有身體。
Clone Torso 是該公司的另一款產(chǎn)品,它將仿生手的設(shè)計(jì)擴(kuò)展到了整個(gè)上半身。它有一個(gè)堅(jiān)固的脊柱、一個(gè)可以活動(dòng)的脖子,以及從肩膀到指尖都能自由移動(dòng)的完整雙臂。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
全身總共有 124 塊肌肉,同樣由電液系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。脊柱是碳纖維做的,具備又輕又強(qiáng)的特點(diǎn)。內(nèi)置的樹(shù)莓派 4B 負(fù)責(zé)高級(jí)控制和網(wǎng)絡(luò)連接。整個(gè)上半身可以安裝在現(xiàn)成的移動(dòng)平臺(tái)上,變成一個(gè)完整的服務(wù)機(jī)器人。
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(來(lái)源:Clone Robotics)
這些產(chǎn)品已經(jīng)不再是實(shí)驗(yàn)室概念,該公司目前已籌集幾十萬(wàn)美元子劍,投資人包括 Y Combinator 聯(lián)合創(chuàng)始人 Trevor Blackwell。此前,已有十幾個(gè) AI 實(shí)驗(yàn)室預(yù)購(gòu)了該公司的 Clone Hand 產(chǎn)品。Clone Torso 產(chǎn)品也已收到一百份以上訂單,客戶(hù)從面包店到草坪護(hù)理公司等不一而足。這些客戶(hù)主要看重這款機(jī)器人能夠代替人類(lèi)完成那些枯燥、重復(fù)甚至危險(xiǎn)體力勞動(dòng)的特點(diǎn)。
(來(lái)源:Clone Robotics)
整體來(lái)說(shuō),Clone Robotics 的技術(shù)路線在機(jī)器人領(lǐng)域?qū)儆谏贁?shù)派,其也不吝于展示自家產(chǎn)品在設(shè)計(jì)風(fēng)格上的恐怖特點(diǎn),甚至?xí)鲃?dòng)在自家 YouTube 視頻中配上恐怖音樂(lè),可能正是這一點(diǎn)讓全球能夠關(guān)注到這家波蘭初創(chuàng)。
就技術(shù)路線來(lái)講,主流廠商都在追求更強(qiáng)大的電機(jī)、更緊密的減速器和更剛性的結(jié)構(gòu),以便讓機(jī)器人跑得更快、跳得更高、搬運(yùn)更重的東西。
而 Clone Robotics 選擇了一條截然不同的路線,他們追求的是像人一樣柔軟、靈活和細(xì)膩,試圖選擇回歸生物本源,用最接近自然的方式再造人類(lèi)自身。但是,這家公司依然面臨不少挑戰(zhàn),比如人造肌肉的耐久性還需要時(shí)間檢驗(yàn),液壓系統(tǒng)的密封性和便攜性也需要持續(xù)優(yōu)化。
參考資料:
1.https://inspenet.com/en/news/hand-robotics-clone-robotics-more-realistic/
2.https://braintitan.medium.com/clone-robotics-a-company-that-can-produce-bionic-robots-similar-to-those-in-westworld-1b2efc9a51fb
3.https://www.freethink.com/robots-ai/humanoid-robots-clone-hand
4.https://clonerobotics.com/
5.https://www.linkedin.com/in/dhanush-rad/
6.https://www.linkedin.com/in/lukasz-kozlik/
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