3款机器人产品亮相央视:能抓果冻、豆腐,会演奏扬琴,可精准复现人类动作
8月8日晚,《智绘光谷·CMG世界机器人技能大赛》第五集“铁手争锋”在CCTV-10科教频道播出,华威科、中国地质大学、灏存科技3家光谷企业及高校自研机器人轮番登场,完成一系列高难度任务。
灵巧手披上“光谷造”电子皮肤:实现轻捏软糖不凹陷、抓取豆腐不破碎
节目中,一款机械灵巧手“披”上由光谷企业——华威科自研的电子皮肤,成功挑战拿鸡蛋,抓取绿豆糕、果冻、豆腐等高难度任务。
皮肤是人体最大的器官,能使人类感知外部环境变化。对机器人而言,实现这种“类人感知”需要一种特殊技术。
2011年,熊有伦院士在光谷成立华威科,对柔性电子制造技术进行转化。近年来,公司开始为人形机器人开发电子皮肤,使机器人像人一样拥有触觉,实现“轻捏软糖不凹陷,抓取豆腐不破碎。”
“我们研发了一种‘柔性触觉传感电子皮肤’,由柔性基材、活性功能层和电极等构成,可让机器人实现单指尖105个感应点,全手1062个感知点。”华威科市场负责人杨呈虎介绍,每个感应点仅1平方毫米,接触物体时会形成三维力场分布图,通过边缘计算实时调整抓握策略,感知精度达到克级。
6月,华威科人形机器人实验室投用,目前公司开发的手部、躯干、足底三款电子皮肤已配套人行机器人超一千五台,未来将迭代三维力一体化技术,使电子皮肤触觉感知更精准。
8年内迭代三个版本机器人用扬琴演奏中华传统乐曲
节目中,由中国地质大学(武汉)周莉教授团队研发的情感智能音乐机器人——海百合在现场成功用扬琴演奏《青花瓷》,并与人类乐手合奏《浏阳河》等乐曲,展现其娴熟的演奏和协作能力。
扬琴是民族乐器中技巧最丰富的击弦乐器之一,对演奏的音高、节奏和力度控制都要求极高。2015年,一段国外音乐机器人演奏视频点燃了周莉的灵感:“能否用机器人演奏中国传统乐器?”从那时起,团队开启长达八年的探索。
“首代机器人采可实现每秒4次击弦频率,但音色生硬、表现力不足。”周莉发现,传统机械结构难以模仿人类演奏时细微的力度变化和肢体韵律。
转折发生在第二代机器人的研发中:团队自主研发多自由度机械臂,结合动作捕捉技术,将人类演奏者的手臂运动轨迹转化为算法指令。如今,海百合具有双机械臂12个自由度,具备智能识谱、演奏、作曲三大技术特点,识谱速度5-20秒/页,最快速度可达15击/秒。
“海百合诞生于中国地质大学,我们特意用一款化石的名字为它命名,如今这款机器人已迭代至第三代原型机。希望通过智能化科技手段,弘扬和传承中国传统音乐。”周莉说。
给机器人装上“小脑”可捕捉运动纤毫细节
本期节目展示的最后一项人形机器人技术——运动神经中枢系统,由光谷企业灏存科技自主研发。现场,人类工程师通过穿戴一双特殊的“手套”,让机器人能远距离精准模仿人类动作并完成复杂任务,甚至在演播室内远程遥控位于黄鹤楼的机器人,成功启动灯光秀。
“这个系统好比机器人的‘小脑’,可通过高精度传感器和算法,精确捕捉人体的每一个细微动作,再将其转化为数据,像孩子一样模仿学习,最终完成招手、搬运物体等各种复杂动作。”创始人熊鹏航说。
为了给“钢铁侠”装上“小脑”,从小酷爱钢铁侠的熊鹏航于2017年辞去车企工作,成立灏存科技,从事穿戴型手势识别和全身动态捕捉技术研究与产品开发,目前正与一群平均年龄不到27岁的年轻人一起,努力让机器人更像真人。
“这是一项颠覆性的技术。当时全球范围内都没参考资料,传感器精度也不够。我们只能从‘0到1’自己摸索。”熊鹏航回忆,最开始,他自己缝制初代数据手套,一步步攻克传感器精度、算法适配等难题。
2018年,也是灏存科技创业的第二年,研发便已取得新进展。人们只要戴上这副“电子手套”,手部的任何细微动作都能被传感器捕捉,并在电脑屏幕上实时生成一只虚拟的手。
“7年时间,我们迭代了十代传感器,连帕金森患者的手指颤动都能捕捉。”熊鹏航说,产品在转角精度识别上可精确到0.001度,延迟控制在3毫秒内。
目前,灏存科技正与多家国内知名高校、国家级重点实验室、人形机器人头部公司展开合作,并在医疗教学、消防演练等领域落地。