首頁(yè) > 科技要聞 > 科技> 正文

100%復(fù)刻人類肌肉骨骼，這家波蘭機(jī)器人公司要打造真實(shí)的《西部世界》

騰訊科技 整合編輯：太平洋科技 發(fā)布于：2025-01-07 17:01

近期，復(fù)刻人類肌肉骨骼的知名仿生機(jī)器人公司Clone Robotics，宣布將于2025年開(kāi)放預(yù)訂其仿生機(jī)器人Clone Alpha系列。這款機(jī)器人的獨(dú)特之處在于，它全身的每一處細(xì)節(jié)都逼近人類的生物結(jié)構(gòu)，它擁有和人類一樣的骨骼系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)和血管系統(tǒng)。

回顧過(guò)去一年人形機(jī)器人的發(fā)展歷程，AI大模型讓各家都嘗試將人形機(jī)器人變得更智能。

OpenAI、波士頓動(dòng)力、特斯拉等接連展示人形機(jī)器人智能化的成果：OpenAI將大模型嫁接于Figure01，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人類順暢對(duì)話；波士頓動(dòng)力聯(lián)合豐田研究推出機(jī)器人“行為大模型”，幫助機(jī)器人獲得泛化能力；馬斯克在X上展現(xiàn)Optimus自主行走與疊衣功能。

就在全世界的人形機(jī)器人企業(yè)都在探索機(jī)器人的“大腦”怎么無(wú)限接近人類的時(shí)候，Clone Robotics這家企業(yè)卻在安靜地思考怎么讓機(jī)器人的“身體”無(wú)限逼近人類。

并且它走的是一條與其它人形機(jī)器人公司完全不同的道路。

大多數(shù)人形機(jī)器人都依賴電機(jī)、齒輪和馬達(dá)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上使用硬質(zhì)金屬或塑料作為骨骼，依賴計(jì)算機(jī)算法和外部傳感器來(lái)進(jìn)行動(dòng)作控制。Clone Robotics沒(méi)有使用剛性執(zhí)行器和馬達(dá)，而是選擇柔軟的人造肌肉來(lái)實(shí)現(xiàn)類似人類的運(yùn)動(dòng)。

那么，Clone Robotics是一家什么樣的公司？它復(fù)刻人類肌肉骨骼做機(jī)器人的路線，有哪些核心價(jià)值？

起底Clone Robotics，一家神秘的波蘭機(jī)器人公司

坐落于波蘭西南部的Clone Robotics，一直不走尋常路。

最大的不尋常在于定位，全世界的機(jī)器人幾乎都在用鋼鐵材料做本體，而Clone Robotics要用人造肌肉做機(jī)器人的身體。它的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)曾對(duì)《Robotics Reports》提到，自己幾乎不花費(fèi)太多精力去設(shè)計(jì)機(jī)器人，通過(guò)翻閱教科書，并完全復(fù)刻和照搬人體解剖結(jié)構(gòu)，便開(kāi)始做機(jī)器人。

如此定位的起源來(lái)自于一位波蘭小哥的一次隨機(jī)性的靈感，2014年，來(lái)自波蘭的Łukasz只是從一本教科書看到人造肌肉驅(qū)動(dòng)腿的圖片，就決定也要做一款擁有類似人類肌肉的機(jī)器人。2021年，Łukasz遇到了從小就酷愛(ài)發(fā)明并正在研究機(jī)器學(xué)習(xí)的Dhanush Radhakrishnan，他們一拍即合成立Clone Robotics.

在不到3年的時(shí)間里，Clone Robotics對(duì)外公布了3款產(chǎn)品：仿生機(jī)械手Clone Hand，仿生軀干Clone Torso和預(yù)購(gòu)的仿生機(jī)器人Clone Alpha系列。

其中，最先公布的是Clone Hand，這款機(jī)械手的尺寸和生物學(xué)特征都與人類完全相同，包括半個(gè)臂骨、完整的前臂和手掌。它由團(tuán)隊(duì)自制的人造肌肉技術(shù)McKibben制作，可以承受7公斤的操作負(fù)載，并且反應(yīng)快速靈活，這款機(jī)械手的肌纖維收縮率27%，收縮時(shí)間0.3秒，可以執(zhí)行各種復(fù)雜的操作任務(wù)。

（圖：Clone Hand持剪刀、針管）

雖然Clone Hand是在公司成立不久之后公布，但實(shí)際上，創(chuàng)始人Łukasz已經(jīng)為研究機(jī)械手付出六七年的時(shí)間。在這個(gè)過(guò)程里，Łukasz遇到了很多困難，其中最大的阻礙來(lái)自于做仿生機(jī)器人的原材料困局，也就是，從哪里尋找類似人類肌肉纖維組織的材料。

Łukasz曾經(jīng)試圖從德國(guó)自動(dòng)化公司Festo購(gòu)買人造肌肉，但Festo人造肌肉采用的是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，氣動(dòng)肌肉由于依賴壓縮空氣，必須連接到一個(gè)大型壓縮機(jī)或氣源設(shè)備才能工作，它更適合用于機(jī)器人手臂或工業(yè)設(shè)備等大規(guī)模應(yīng)用，而不適合需要精密和小型化設(shè)計(jì)的手部肌肉驅(qū)動(dòng)。

由于找不到合適的原材料，Łukasz只能自己探索適合這類機(jī)器人的肌肉骨骼技術(shù)，2021 年，Clone Robotics團(tuán)隊(duì)終于研發(fā)出人造肌肉技術(shù)McKibben，它使用Clone Robotics開(kāi)發(fā)的聚合物材料和腱肌，讓人造肌肉實(shí)現(xiàn)拉伸和收縮。McKibben 摒棄氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式，轉(zhuǎn)而采用液壓驅(qū)動(dòng)，通過(guò)向肌肉內(nèi)部注入或抽出液體，來(lái)控制其膨脹或收縮。

得益于Clone Hand的經(jīng)驗(yàn)，僅僅花費(fèi)2年左右的時(shí)間，Łukasz和Dhanush就推出了他們的第二款產(chǎn)品，仿生軀干Clone Torso，同樣復(fù)刻人類的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，Torso的“皮膚”下有完全驅(qū)動(dòng)的腰椎和910條肌肉纖維，可實(shí)現(xiàn)164個(gè)自由度，并包含182個(gè)用于反饋控制的傳感器。它能夠安靜、逼真的運(yùn)動(dòng)，比如它可以和人類一樣聳肩，同時(shí)伴隨著肩胛骨的旋轉(zhuǎn)。

（圖源：Clone@YouTube，Clone仿生軀干Clone Torso）

在整個(gè)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程里，Clone Torso十分安靜，因?yàn)樗膭?dòng)作通過(guò)一套電池驅(qū)動(dòng)的泵和閥門系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)讓水在內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)：軀干內(nèi)置一個(gè)水容器，通過(guò)液壓推動(dòng)水在管道中流動(dòng)，從而帶動(dòng)“肌腱”收縮或彎曲，模仿人類肌肉的動(dòng)作。

Clone Robotics并不是第一個(gè)嘗試液壓驅(qū)動(dòng)的人形機(jī)器人，波士頓動(dòng)力Atlas也曾采用液壓驅(qū)動(dòng)方式，但液壓Atlas在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)發(fā)出“嗡嗡”的噪聲，Dhanush曾在一段訪談中透露，Clone Robotics采用和液壓Atlas完全不同的閥門來(lái)控制和調(diào)節(jié)液體的流動(dòng)，從而降低噪音。

研究完仿生機(jī)械手和軀干，Clone Robotics基本完成對(duì)人形機(jī)器人“上半身”的探索，接下來(lái)，他們將目光轉(zhuǎn)移到“下半身”。

2024年 年底，Clone Robotics發(fā)布第三款產(chǎn)品，全人形機(jī)器人Clone Alpha。

比機(jī)械手和軀干更精進(jìn)的地方是，Clone Alpha配備了一套仿生合成系統(tǒng)，它擁有復(fù)雜的合成器官，Clone Alpha的“心臟”是一臺(tái)微型500W電動(dòng)泵，能夠以6.8巴的壓力將“血液”（實(shí)際為液壓油）輸送到全身各部位。

Clone Alpha的聚合物骨架中包含206個(gè)類似人類骨骼的結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)緊湊型500瓦泵提供動(dòng)力，形成液壓“血管網(wǎng)絡(luò)”以支持運(yùn)動(dòng)功能。

根據(jù)Clone Robotics官網(wǎng)表示，他們將會(huì)生產(chǎn)279臺(tái)限量版Clone Alpha，這些機(jī)器人將專門用于家庭場(chǎng)景，會(huì)被提前預(yù)裝如對(duì)話、與朋友握手、倒飲料、做三明治等16項(xiàng)技能。

但目前公司還沒(méi)有進(jìn)一步展現(xiàn)Clone Alpha在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的表現(xiàn)。

至此，從機(jī)械手到上半身，再到復(fù)刻人類肌肉骨骼的全身機(jī)器人，Clone Robotics完成了一幅西部世界草圖。

機(jī)器人需要無(wú)死角像人嗎？

大多數(shù)仿生機(jī)器人的產(chǎn)品都屬于“部分仿生”，雖然都有一定的成果，但它們的機(jī)器人還沒(méi)有探索出可以量化使用的場(chǎng)景。而Clone Robotics對(duì)于仿生的極致追求，會(huì)給仿生機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景帶來(lái)不一樣的價(jià)值嗎？

仿生機(jī)器人分為兩個(gè)派別，分別是“表情派”和“全身派”�！氨砬榕伞弊非髾C(jī)器人面部與人類“神似”，更注重通過(guò)表情向人類傳遞出更自然的精神交流；而“全身派”則對(duì)仿生的追求更加極端，要求機(jī)器人渾身上下都和人類相似。

Hanson Robotics和Engineered Arts是“表情派”的兩家代表公司。

Hanson Robotics創(chuàng)建了世界上第一款擁有表情的雙足機(jī)器人Albert HUBO、第一個(gè)獲得阿拉伯公民身份的機(jī)器人Sophia。

（左：Albert HUBO 右：Sophia）

Albert HUBO結(jié)合了愛(ài)因斯坦的頭部和人形機(jī)器人HUBO的身體，它可以調(diào)動(dòng)眼睛和眉毛的動(dòng)作，傳遞出一種深邃與思考的表情，讓外界覺(jué)得這張臉充滿“智慧”。但自從2005年在亞太經(jīng)合組織會(huì)議上亮相引發(fā)討論之后，關(guān)于它的消息逐漸減少，直至目前已經(jīng)被新的機(jī)器人所取代。

Sophia長(zhǎng)著一張成熟女性的臉龐，可以變換62種表情，她的定位是一位全球形象大使，在全球各地參與演講和展示，交流氣候變化、藥物濫用和法律等多方面的問(wèn)題。

另一家用類似路線做機(jī)器人的公司是Engineered Arts，2021年推出的表情機(jī)器人Ameca除了擁有豐富的表情，還能夠模仿不同人物的聲音和語(yǔ)調(diào)，包括公眾人物和卡通角色，它的應(yīng)用場(chǎng)景集中在商場(chǎng)、展會(huì)等招待場(chǎng)景以及學(xué)術(shù)交流場(chǎng)景。

（圖源：Engineered Arts@YouTube，機(jī)器人Ameca）

與它們比起來(lái)，Clone Robotics是一家十分孤獨(dú)的公司，它是執(zhí)著于讓機(jī)器人“無(wú)死角”像人的“全身派”企業(yè)，不僅要求長(zhǎng)得像，還要求機(jī)器人“有血有肉”。

而這一差異的原因之一，在于它們對(duì)仿生機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的思考不同�！氨砬榕伞眰兂３Ｒ�?shī)蕵?lè)和形象大使的定位出現(xiàn)，“全身派”則更希望能夠在場(chǎng)景變化豐富的家庭之中服務(wù)人類。從Clone Alphia預(yù)裝的功能來(lái)看，家庭場(chǎng)景是其重點(diǎn)突破的領(lǐng)地。而“安全”和“有用”，是家庭場(chǎng)景的機(jī)器人最關(guān)注的兩個(gè)因素。

雖然“表情派”們會(huì)采用與人類皮膚接近的材料來(lái)制作機(jī)器人的臉部，但它們的身體依舊由冰冷的鋼鐵和執(zhí)行器制造而成，這樣的本體結(jié)構(gòu)在喧囂的公共場(chǎng)合或許很合適，但一旦用于家庭場(chǎng)景就會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，比如散熱和噪音。

采用鋼鐵材料的機(jī)器人本體主要通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生熱量，特別是在高負(fù)載情況下，機(jī)器人需要做額外的散熱設(shè)計(jì)，為了擴(kuò)大散熱面積，通常需要更厚的材料或附加設(shè)備，一個(gè)笨重的機(jī)器人在家庭場(chǎng)景行走，不僅會(huì)發(fā)出更大的噪音，對(duì)老人和兒童的人身安全也會(huì)產(chǎn)生隱患。

而仿生機(jī)器人通常使用低熱導(dǎo)性的柔性材料，內(nèi)部發(fā)熱元件較少，散熱需求更低。其內(nèi)部采用的液壓或氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，比鋼鐵材料本體的齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更安靜。

從這個(gè)角度來(lái)看，Clone Robotics這種“全身派”的仿生機(jī)器人，比只有面部仿生的“表情派”更符合家庭使用場(chǎng)景，這或許也是Clone Robotics追求無(wú)限像人的價(jià)值所在。

結(jié)語(yǔ)

人類目前的構(gòu)造本身是百萬(wàn)年來(lái)自然進(jìn)化的產(chǎn)物，直立行走帶來(lái)視野提升，解放雙手為工具使用和復(fù)雜勞動(dòng)提供了可能。但從另一個(gè)角度來(lái)看，這樣的構(gòu)造也是人類與自然妥協(xié)的結(jié)果，雙腳站立并不是唯一的最優(yōu)選擇，其它四足生物的運(yùn)動(dòng)效率可能更高；人類雙手適合精細(xì)操作，但相比較于靈長(zhǎng)類動(dòng)物握力和攀爬能力明顯減弱。

可見(jiàn)，人類的身體并非完美的設(shè)計(jì)，而是一種環(huán)境適應(yīng)的產(chǎn)物。同樣，機(jī)器人無(wú)限像人，也并不一定是一個(gè)最優(yōu)解。

但不可否認(rèn)的是，擁有類似人類外形的機(jī)器人更容易被接受，因?yàn)樗鼈兤鹾狭巳祟惖男睦眍A(yù)期和情感需求。

所以，機(jī)器人設(shè)計(jì)的目標(biāo)可以不限于模仿人類，而是找到技術(shù)最優(yōu)與人類需求之間的平衡點(diǎn)。

Clone Robotics的仿生追求雖然十分極端，但這也是需求平衡點(diǎn)的一種嘗試，只是，它的商業(yè)價(jià)值還有待市場(chǎng)驗(yàn)證。

本文來(lái)源：騰訊科技

網(wǎng)友評(píng)論

聚超值•精選

推薦 手機(jī) 筆記本 影像 硬件 家居 商用 企業(yè) 出行 未來(lái)
    • 二維碼 回到頂部