在具身智能圈,一家名為 Clone Robotics 的波蘭初創公司走了一條不尋常之路,他們打造了一臺擁有血肉之軀般柔軟手臂的機器人。
這家公司認為,目前由特斯拉 Optimus 或波士頓動力 Atlas 主導的電機加齒輪以及加金屬剛性結構的路線,在實現真正的人類靈活性和成本控制方面已經碰到了天花板。他們的做法是回歸生物本身,用人造肌肉和骨骼來構建機器人,讓機器像人類一樣運動。
Clone Robotics 的誕生源于兩位創始人的狂熱。
?ukasz Kozlik 是公司的聯合創始人、CTO 和技術靈魂,在正式創辦公司之前花了整整 7 年時間研究人體解剖學,專門琢磨如何使用低成本的材料模擬人類肌肉和肌腱。
另一位聯合創始人兼 CEO Dhanush Radhakrishnan,其實在很早之前是波士頓動力的粉絲,但他對于傳統電機驅動的進展緩慢逐漸感到沮喪,他認為解決高自由度的仿生肌肉結構才是實現通用機器人的關鍵。
于是,兩個人走在一起創業,一個負責造出像人一樣的身體,一個負責給身體安上會學習的大腦。
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(來源:領英)
他們的核心技術之一是一種叫做 Myofiber 的流體驅動肌肉。它的靈感來自于 20 世紀 50 年代就曾出現的 McKibben 型人工肌肉。
具體來說,一根橡膠管外面套著纖維編織網,往橡膠管里注入水或者液壓油等壓力流體,橡膠管會開始膨脹,但是外面的纖維網限制了它的直徑,所以肌肉只能沿長度方向收縮。
反過來,當釋放壓力的時候,肌肉就會舒張。一根這樣的肌肉纖維,可以承受 650,000 次反復的收縮舒張,手指的力量足以抓起 7 公斤的重物。
Clone Robotics 公司的 Clone Hand 是這項技術的集大成者,也是該公司最得意的產品,其被宣稱是全世界最接近人類肌肉骨骼結構的機器人手。
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(來源:Clone Robotics)
這只手擁有 24 個自由度和 37 塊 McKibben 肌肉,骨骼是由碳纖維模制而來,既堅固又輕便,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、能捏住細小的物體,動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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(來源:Clone Robotics)
Clone Robotics 公司對外宣傳制造這樣一只高仿真度的機器人手,材料成本不到 2800 美元。相比之下,傳統剛性機器人手往往需要昂貴的金屬部件、精密的減速器和復雜的力傳感器,價格動輒數萬美元。
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計替代了復雜的傳動結構,借此讓成本得到大幅降低。
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(來源:Clone Robotics)
在 Clone Hand 的驅動系統中,每個手臂對應一套獨立的電液閥系統,內置的電液閥帶有本體壓力反饋,能夠實現精確的力控制和流量控制。還有一個 500 瓦的無刷直流電機驅動液壓泵,能夠模擬人類心臟的功能,為仿生肌肉提供必要的壓力。
另有一個一體式的柔性水容器可以儲存 2 升水,借此為整個液壓系統提供動力。整套系統的控制頻率達到 100 赫茲,通信頻率達到 200 赫茲,電池需要大約 2 小時。
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(來源:Clone Robotics)
除了模仿人類動作之外,該公司也已開發出一種自適應大腦,讓機器人可以通過觀看人類做任務的視頻來學習新技能。他們宣稱已經可以在幾分鐘內重新訓練機器人,終極目標是讓機器人只需看一次演示就能學會任何事情。
有了手,自然就要有身體。
Clone Torso 是該公司的另一款產品,它將仿生手的設計擴展到了整個上半身。它有一個堅固的脊柱、一個可以活動的脖子,以及從肩膀到指尖都能自由移動的完整雙臂。
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(來源:Clone Robotics)
全身總共有 124 塊肌肉,同樣由電液系統進行驅動。脊柱是碳纖維做的,具備又輕又強的特點。內置的樹莓派 4B 負責高級控制和網絡連接。整個上半身可以安裝在現成的移動平臺上,變成一個完整的服務機器人。
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(來源:Clone Robotics)
這些產品已經不再是實驗室概念,該公司目前已籌集幾十萬美元子劍,投資人包括 Y Combinator 聯合創始人 Trevor Blackwell。此前,已有十幾個 AI 實驗室預購了該公司的 Clone Hand 產品。Clone Torso 產品也已收到一百份以上訂單,客戶從面包店到草坪護理公司等不一而足。這些客戶主要看重這款機器人能夠代替人類完成那些枯燥、重復甚至危險體力勞動的特點。
(來源:Clone Robotics)
整體來說,Clone Robotics 的技術路線在機器人領域屬于少數派,其也不吝于展示自家產品在設計風格上的恐怖特點,甚至會主動在自家 YouTube 視頻中配上恐怖音樂,可能正是這一點讓全球能夠關注到這家波蘭初創。
就技術路線來講,主流廠商都在追求更強大的電機、更緊密的減速器和更剛性的結構,以便讓機器人跑得更快、跳得更高、搬運更重的東西。
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、靈活和細膩,試圖選擇回歸生物本源,用最接近自然的方式再造人類自身。但是,這家公司依然面臨不少挑戰,比如人造肌肉的耐久性還需要時間檢驗,液壓系統的密封性和便攜性也需要持續優化。
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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