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来源丨创业邦(ID:ichuangyebang)
作者丨薛皓皓
编辑丨关雎
图源丨midjourney
“不换电,行者二号能连续跑4小时,连续走6小时。”卓益得机器人(以下简称“卓益得”)创始人李清都说。
近期30支队伍参赛的北京人形机器人半程马拉松上,仅有6台完赛的人形机器人中,两台来自卓益得的“行者二号”。一台获得季军,另一台续航能力全场最佳。“行者二号”身高1米7,体重却只有28公斤,采用模拟人类肌腱的方式驱动,让它更轻,续航更长,负载更大。
经营卓益得的同时,李清都还担任上海理工大学机器智能研究院的执行院长。卓益得的创办还要追溯到10年前,当时李清都研发了一台名为“行者一号”的人形机器人,这机器人用0.8度电持续行走134多公里,连走两天三夜,直接打破了康奈尔大学保持的足式机器人行走最远距离吉尼斯记录。
2016年,李清都创业时,国内的人形机器人公司不多于5家,多年后,这波人形机器人浪潮正席卷全国,人形机器人何时商业化,正被人们热议。
李清都透露,公司正快速扩充公司规模,为即将到来的批量生产和商业化作准备。“未来2~3年,很多社会场景将出现人形机器人的身影,5年内,家庭一定会用到人形机器人。”李清都说。
人形机器人创业10年
在北京亦庄机器人半马赛场上,卓益得派出两支队伍出战,两台“行者二号”在两支队伍遥控下,奔向21公里外的终点线。每台机器人都由三人陪跑,顺利完赛。一台夺得季军。另一台在6公里处更换机器人,此后连续奔跑15公里,夺得第五名。
“参加半马是为在公众场合下验证肌腱仿生技术路线的可行性。比赛时,机器人腿部没穿外壳,我们特意让它们裸着腿跑,为了让大家知道这种与众不同的技术路线,这种技术路线能让机器人跑得稳,跑得远,换电少。”李清都说。
图源:卓益得机器人公众号
目前距李清都创业已近十年,距他首次进入人形机器人领域已近二十年,积累了深厚的行业认知。当时他刚开始创业,国内鲜有人形机器人公司,如今人形机器人已近百家。
从少年时代起,李清都就觉得“搞智能机器人,是这辈子要做的有意义的事。”偏科理科的他在高考后进入重庆邮电大学,受老师指导,接触到动力学等机器人相关理论知识。这位本科老师,后来成为他的硕士导师和博士导师,是李清都最重要的人生领路人之一。
华中科技大学博士毕业后,他赴美国康奈尔大学做博士后。数学、力学、控制、通信、电路、动力学、神经网络等多种学科,李清都在学习和做博士后的时候研究过,这些学科的学术论文发SCI期刊也发到手软。
虽然他涉猎广泛没有聚焦,但是对于交叉领域的人形机器人,此前学过的各类学科知识反而成为他在人形机器人赛道的优势。
2015年,“行者一号”打破康奈尔大学教授保持的机器人行走世界记录,成为他正式踏入人形机器人赛道的出发点。
当时国内舆论认为,仅凭国内学者的研究水平,打破康奈尔大学的记录是一个不可能的任务。事实却是,时任重庆邮电大学教授的李清都,带领团队圆满实现了这一目标。
当时,机器人绕着事先铺好的磁道线,持续走了134公里,打破了康奈尔大学保持的吉尼斯世界记录65公里多。机器人走了两天三夜,第三天早上停下来,是因为那场地马上要用作招聘会。
这一事件受到国内媒体广泛关注,这一机器人被李清都命名为“行者一号”。
2016年,李清都成立了机器人公司,专门从事人形机器人研发和销售,后来演变成上海卓益得机器人有限公司。这些年来,公司的人形机器人也迭代了不低于10款。
“从2016年创业至今,已接近10年,每一天都在做这一件事,我对人形机器人行业的认知更深更客观”,李清都说。
人形机器人落地的5要素
人形机器人要落地,需要解决什么问题?
近年来,李清都一直在思考。“我现在的答案是要在平衡、能效、智能、安全、经济之间做好调和。创立至今,卓益得一直在调和这5点。”李清都说。
平衡考验的是人形机器人在运动和干扰情况下,如何保持稳定;能效体现在多久需充电或换电池;智能代表人形机器人能为人做好什么工作,做多少工作;安全在于减少故障发生概率,提升和人共处时候的安全度;经济衡量的是人形机器人商业化中的投入产出比。
“按下葫芦,浮起瓢。大部分人形机器人企业难以平衡这5点。比如有些机器人平衡和经济做得好,但是安全和能效略有不足。”李清都认为:“难以平衡的根源在于,电机功率密度和电池能量密度还受限。”
电机功率密度瓶颈在于,人形机器人往往采用单关节独立电机驱动,关节就是电机,这对电机功率要求高,而电机性能(功率/体积)10年内未有显著突破,功率密度上限难以提升。电池能量密度瓶颈在于,人形机器人活动时,电池能量经常会浪费在传统驱动下的冲击损耗,导致续航时间普遍在30~60分钟。
行者二号 创业邦摄
为了突破上述两种限制,李清都采用的是肌腱仿生的驱动方案。解释一下,类比人类运动,一个摆腿动作由多块肌肉共同发力,并传导至关节而完成。所以,在人形机器人的驱动架构设计上,李清都不把电机安装在关节上,而把电机安装在关节远端,通过绳索驱动,将电机的力传导至关节,就像肌肉的力量通过肌腱传递至骨骼关节,让人腿摆动一样。
“肌腱仿生驱动的设计可把人形机器人的总功率密度需要降低50%,使得机器人变得更轻,续航更久,也更安全。”。采用这种驱动设计,李清都认为,卓益得避免了电机功率密度和电池能量密度受限的问题,继而人形机器人落地的5个要素被调和好了。
仿生肌腱驱动的人形机器人研发,并非仅仅来自卓益得内部的研发人员,他的背后还有上海理工大学机器智能研究院、中豫具身智能实验室等数百人研发团队的加持。
这让卓益得构筑起强大的技术壁垒,而这些技术壁垒可转化为公司未来的商业竞争优势。比如,其人形机器人的BOM成本(Bill of Material Cost,基于物料清单核算的直接成本)显著低于其他公司,“最后机器人一定是‘论斤卖’,卓益得的人形机器人更轻,必然能产生价格优势。”李清都说。
探索三种商业化路径
这场机器人半马,极大提高了卓益得的知名度,按照李清都的说法,曝光程度不亚于2015年突破吉尼斯记录。更多投资人和政府人员也找上门来,公司有望进一步获得资本和政策支持。睿兽分析显示,当前卓益得已于2024年获得1亿元投资。
除参与本次半马的“行者二号”外,表情机器人也是卓益得的主要产品线。这些表情机器人拥有超写实的双目立体视觉眼球和柔性皮肤传感器,能做各种表情,并和人进行表情交互。
表情机器人 创业邦摄
“不论是‘行者二号’,还是表情机器人,这些都是我们整体拼图的一部分,我们的最终目标是做出完整的仿人机器人,逐步接近于一位普通人。”李清都说。
在达到终极目标之前,李清都必须在当下考虑商业化。在他看来,目前可行的人形机器人商业化场景有三种:
第一类场景是科教,包括科研、教育和培训,这是当前人形机器人最大的市场。
第二类场景是提供情绪价值的地方。这些场景下的人形机器人不干体力活,不操作生产性工具,而是提供情绪价值,比如和人聊天。李清都设想的场景有,可进行“望闻问切”的智慧医疗终端、商场内迎宾和讲解等等。
目前,卓益得的机器人已被应用于舞台剧《巨物之城》中,也属于此类。这部舞台剧是以机器人为主要角色,是上海戏剧学院创意学院建院20周年的重要创作成果。
第三类场景是重复性劳动场景。此类场景要求的功能单一,需不断重复,比如跑完马拉松后的巡检工作,以及3C产品的装配等等。
李清都认为,后两类场景目前具备较广阔的市场前景。“需要第二种的地方有很多,比如用文创IP包装这些机器人,塑造成历史人物或特定岗位员工,也可放置在营业厅、博物馆、4S店等地点。关于第三种的场景也不少,单说巡检场景,就能将人形机器人部署在园区、社区、变电站、港口仓库、甚至边境线上。”
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