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全球首位机器人马拉松冠军诞生!那些「翻车名场面」才是这场比赛最有价值的收获

多年以后,面对回收站,天工 1.2max 将会回想起,它的创造者带它去参加马拉松那个遥远的清晨。

在刚刚结束的全球首场人形机器人半程马拉松比赛,第一位冲线的机器人在刚刚已经诞生:天工 1.2max,全程用时 2 小时 40 分 24 秒。

不过在这场赛事里,与其关注谁会夺冠,远不如看看这些机器人的赛博跑姿更有意思。实际上,本次比赛也为了验证机器人在不同场景的实用性。

这次参赛的人形机器人各有特点形态各异,基本汇聚了国内不同驱动方式和算法流派的机器人。

给机器人定义性别这事或许只有人类做得出来,「幻幻」是唯一参赛的「女机器人选手」。

由于续航问题,参数机器人都需要在比赛途中充电,这让人期待会不会在现场看到宇树机器人可爱的「亚洲蹲」。

下面,我们就给大家带来首届人形机器人马拉松的赛博跑姿大赏。

赛博跑姿大赏,比人类更状况百出

机器人「跑马」不是机器人单打独斗,还会有两三名人类队友打辅助,作为一整个队伍参赛,因此不仅需要机器人会跑,还考验人类和机器人之间的配合。

作为理性和秩序感代表的机器人,在这场全程 21 公里的马拉松比赛中,反而比人类更状况百出。

上过春晚的「大网红」宇树机器人在起跑前自信挥手,结果一出发就「怯场」不愿前行,需要人类队友不断「鼓励」和引导,才能勉强曲线前进。

说是马拉松,但机器人不全都在疾跑,不少都是以求稳为主,选择「竞走」参赛。像是时速只有 5.4 公里的 EAI 机器人,松弛感拉满,反而超过了一个个跑摔的机器人,诠释了一种「慢既是快」的人生哲学。

还有不少机器人参赛不为名次,主要来刷存在感,走着走着就对着镜头表演起来。

机器人选手之间有着非常大的体型差异,但长大长腿的高个儿,不一定就比小个子的机器人有优势,后者可以实现更高的步频的「大暴走」,前进速度反而有可能更快,并且重心更低,稳定性更好。

机器人不会喊累,但会用光电量。虽然比赛鼓励用一个机器人和一个电池完成比赛,也允许中途更换电池或者同一型号的机器人,但如果不在中途设置的补给站中更换电池,或者更换了机器人,将会遭遇罚时。

因此,机器人马拉松比赛的最终成绩将由实际时间 + 罚时决定,可能会出现「首个冲线并非冠军」的结果

即使在补给站换电池,计时也不会停止,这时考验的就是和人类队友之间默契配合。也有一些机器人采用「不停机换电池」的方案,压缩整个更换电池的时间。

除了续航告急,长时间的行走还会造成机器人关节的过热,需要人类队友及时为其喷射冷却液,也是在测试一种平时实验室中少见的场景。

随着比赛的持续进行,越来越多的机器人相继倒地,人气最高、持续领跑的天工 1.2max 也在行进 15 公里左右摔倒,团队立马上前替换了候补选手。

不过,这点小插曲没能影响天工团队的势头,在第一位人类选手完成冲线的 1 小时 38 分后,天工 1.2max 成为史上第一位马拉松撞线的机器人。

天工 1.2max 身高 180 cm,拥有一双机器人领域中也少见的「大长腿」,平时实测平均时速可达 10km/h,而比赛过程中录得时速 8-10 km/h。天工队发言人魏嘉星表示:

为在此次马拉松中取得优异成绩,我们攻克了本体的稳定性、轻量化设计关节长时间运动易发热等硬件难题,还通过优化运动控制算法,进一步增强了关节协调运动能力、步态协调能力和复杂地形通过能力等,参赛过程配速为7—8千米/时

机器人马拉松的奖牌的设计也颇为巧妙,不仅融合了芯片电路和城市纹理,还能「变形」成一个小机器人,非常契合首块为机器人颁发的马拉松赛奖牌的特殊意义。

马拉松比赛有一句名言:「参赛即胜利,完赛即英雄」,对于机器人来说更是如此,敢于参加这场比赛的企业或者开发者,不仅要对自家的技术足够自信,还要投入大量的时间、人力和金钱成本。

过程比名次更重要

上了春晚,逛了大街,翻了跟斗,做了深蹲,人形机器人在今年频频出圈刷屏,而这次「半马」并非是单纯的噱头和刷热度,而是对人形机器人的性能和稳定性一次前所未有的考验,不仅需要用到机器人的智力,还有「体力」。

大部分机器人都不是为了马拉松赛事这种长时间高速行走打造,因此需要有针对性地进行二次开发。天工团队表示,赛前对机器人进行结构减重,寻求质量与强度之间的平衡点,还要针对其腿部进行耦合设计,完善导热和风冷散热技术,提升运动稳定性和续航能力。

全程 21 公里的赛道,涵盖了多种地形和路况,包括平坦路面、微倾斜坡道(最大 9°)、部分转弯和潜在的不平整路段,机器人不得使用轮子或者其他物理外挂,必须「两条腿走路」的方式完成比赛。

其实不管是人类还是机器人,比拼的素质都非常类似:能量代谢效率、运动控制精度、环境适应能力,对于机器人来说,那就是续航能力和能耗管理、通行能力和姿态的稳定性、控制算法。

比如说,机器人的双足行走需要复杂的动态平衡算法来维持稳定,面对不同的路况,需要实时调整重心,实现自适应动态平衡,控制好动力和制动。

如果对比人机的跑步姿势,会发现机器人行进时要更加贴地,也不会像人类一样身体微微前倾,比起速度,机器人前进的稳定性要更重要。

损耗问题则是人形机器人长时间行走不可避免的大考验。参赛者灵宝 CASBOT SE 原本可以跑得更快,但团队最终选择限速在 5km/h,就是为了避免长时间的高速运行对机器人的寿命和结构带来较大的损耗。不少机器人也穿上了人类的运动鞋,加强对机体的保护。

▲灵宝 CASBOT SE 备战「半马」

不少参赛选手,其实并非专门围绕行走能力和耐力进行构建,也选择参加这次比赛,输赢名次只是其次,更多是为了走出实验室,在更真实和综合的环境中进行测试。

尤其是最近北京的天气还不是很好,更加考验机器人适应不同环境干扰的能力。

参赛的机器人也包括了多种不同的技术路线,首先是驱动方式上就有所不同:冠军天工 1.2max 采用的反而是性能稍弱的纯电机驱动,而其他的选手有采用肌腱驱动、气动驱动等技术。

而算法上,有的机器人走强化学习路线,能根据环境自动优化行走策略;有的走端到端学习路线,通过传感器输入实时生成控制指令。

内行人看门道,多种不同方案在实际环境中同台竞技,也能让企业和机器人产品彼此之间对比学习,取长补短,为未来迭代找准方向。

一些参赛机器人企业负责人还表示称,机器人「跑马」能验证技术成熟度,推动行业标准的建立,进一步倒逼技术创新。上午还在比赛,下午就举办「人形机器人未来趋势」论坛,团队分享经验,探讨产业落地路径。

在一个很短的时间范围看,我们记得、讨论最多的,或许都是「跑马」中机器人们的一个个翻车瞬间。

但如果在五年后、十年后回看这场比赛,它将成为人形机器人发展史上一个别具意义的里程碑事件,那些「翻车瞬间」都成为了机器人成长的养分,最终加速了未来的到来。

附录:机器人半马参赛选手一览

– 天工队:天工 1.2max,身高 180cm,体重 52kg,平均时速 10km/h

– 钛虎队:TI70A,身高 170cm,体重 48kg,单手负载可达 5kg

– 神农机器人队:神农,身高 173cm,体重 50kg,搭载先进电动推进航空动力系统

– 轩辕机器人队:轩辕,身高 172 cm,体重 88kg,手臂负载约 20kg,具有 AI 智能问诊系统

– 亦马当先队:BoosterTI,身高 120 cm,体重 30kg,可实现一秒内摔倒起立

– 清华通班队:Kuavo(夸父),身高 166 cm,体重 55kg,奔跑速度可超 7km/h

– 逐日行者队:逐日行者,身高 180cm,体重 45kg

– 小巨人队:北职大「0306」小巨人,身高 75cm,可实现拟人化 180 度运动范围

– 灵宝机器人队:CASBOT SE,身高 70cm,体重 48kg

– 城市之间科技队:众擎 PMOI,身高 138cm,体重 40kg

– 城市之间科技队:宇树GI,身高 132cm,体重 35kg

– 旋风小子队:松延动力 N2,身高 120cm,体重 30kg,能跳跃能冲刺

– 小顽童:松延动力 N2,同上

– 湛沪冲锋龙卷风队:Zbot-I600

– 巴音布鲁克永远的王:ZBOT-MiniWalker-800

– 钢宝队:幻幻机器人,身高 170cm,体重 55kg,支持 1m/s 行走速度、4.5 小时续航

– 行者二号队:行者二号,体重 28kg,续航 6 小时以上

– EAI 队:卓益得 X02,身高 170cm,体重 30kg

– 半醒机器人队:精灵,身高 140cm,体重 32kg

– 青心 Orca 队:青心 Orca,身高 145cm,体重 40kg,能泡咖啡、调酒、送花

– 海派兄弟队:Mini Hi(中文名:小海),身高 82cm,体重 17kg

– 飞天队:XAI-Lite

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他们把宇树的网红机器狗「剥皮拆骨」,发现了它倒立行走的秘密

这,是蛇年春晚的顶流机器人 H1,凭借一手丢手绢的绝活,火遍了大江南北。

这,是一款能侧空翻、会鲤鱼打挺的人形机器人 G1,十八般武艺无一不精。

他们都来自同一家公司——宇树科技(Unitree),但其实在这些人形机器人声名鹊起之前,宇树便靠着机器狗狠狠出圈一波,比 H1 更早些时候上过春晚,也曾亮相于超级碗、冬奥会、亚运会等盛会。

宇树旗下的机器狗种类繁多,有面向消费级的 Go 系列,也有科研级的 A 系列和工业级的 B 系列。

其中,在主流电商平台,Go2 目前起售价接近 1 万块,与一张普通显卡的价格相当,这个价位也让其更像是一款面向市场的、相对高端的消费电子产品:

  • Go2 Air:适合轻型应用和家庭使用。
  • Go2 Pro:增强功能可满足更高的任务要求。
  • Go2 Edu:作为学习和实验平台,服务于教育目的

或许正是因为 Go2 价格相对「亲民」且定位贴近大众,知名维修网站 iFixit 也将目光投向了这款机器狗,并特别邀请了机器人专家 Marcel Stieber 对其进行了一次深入的拆解。

机器狗上「手术台」,得先断电

上「手术台」前,安全措施必不可少。

卸电池是标准流程,拿出机器狗侧腰处的电池组,拧开几颗 Torx 螺丝并取下电池仓盖后,便能看到内部用于连接顶部电量指示灯的 Pogo Pin 接口。

将电池组从塑料外壳中滑出,其结构一目了然:包含主接口、充电端口接口,以及若干用于导电的大铜条,这点用料还算扎实,能减少发热。

电池管理系统(BMS)则位于电池组后部,并通过 Pogo Pin 与外部的电量指示灯相连。这种接口可以方便地将 BMS 的信号传递到电量指示器,从而让用户能够直观地看到电池的剩余电量。

Unitree Go2 的标配电池电量为 8000mAh,续航时间约为 1–2 小时,最长可选 15000mAh,日常玩玩还行,真要干活可能不太够。电池组的核心由 32 节 18650 电芯阵列组成,也是比较成熟和常见的电芯类型。

根据标识,其生产日期为 2024 年 3 月 6 日。

移除固定 BMS 电路板的螺丝并小心将其翻开,可以看到下方的充电管理芯片以及一块连接各电池串(标记为 BT1 至 BT8)的子电路板。不过,BMS 芯片上的型号标记似乎被激光蚀刻掉了,无法识别具体型号。

耐用的幕后功臣,是这些「便宜货」

卸掉顶盖的螺丝并取下外壳。

首先映入眼帘的则是一个小型的散热风扇,左上方是一块无线通信板,标有 GNSS(全球导航卫星系统)连接点和另一个天线接口,由同轴电缆的连接方式,专家推测,这可能集成了 Wi-Fi 功能。

此外,我们可以看到一个以太网接口,但这并未为用户专门设计,它更可能主要是用于工厂调试、故障排除或内部维护。

另一个发现则是 XT30 连接器。

这是一种小型、高电流电源连接器,广泛应用于需要大电流传输的场景,如无人机、航模、电动工具、户外电源等。在硬件调试过程中,可以作为一种备用电源输入途径,允许在没有电池的情况下为主板供电进行调试。

主处理单元区域清晰可辨,其外观及配备的散热管和散热片都与英伟达 Jetson 板有相似之处。此外,还可以看到多个预留的风扇接口和一些调试端口。

主板上还集成了多个用于连接电机或执行器的高功率连接器。

事实上,在这款机器狗内部,这种布基胶带的使用相当普遍,目的也很明确,机器狗磕磕碰碰很正常,而胶带可以固定线缆,防止连接器松脱。

拆解进行到前部传感器,需要先小心地剥离覆盖在其上的布基胶带,然后使用撬棒谨慎地断开两个电缆连接器,由于这种细小的连接器比较脆弱,撬棒下手必须稳、准、轻。

在检查前部头部模块时,塑料外壳上明显存在裂缝,显然,这款机器狗平时没少摔,好在这种损伤多数不影响功能,用环氧树脂填充一下就可以,成本也不高。

在视频的结尾,专家继续对主板区域进行更深入的拆解。

又是一顿拆拆拆等常规操作,依次小心拔出连接 GNSS 模块(接收全球导航卫星系统信号)、MCU(推测为微控制器)等部件的连接器,并细心地贴上标签以防后续混淆。

继续移除连接电机的高功率连接器(标有 C-, C+ 等)、连接电池的主电源连接器以及一个小的电池通信连接器。

移除主板上的另一个散热风扇后发现,该区域还预留了更多风扇安装位。

这么设计的好处是,更高配的机器狗版本由于配置更高,(比如有更强的处理器),它就会产生更多的热量,这时候就需要更多的风扇来散热。

不过,装更多风扇也有坏处:风扇多了,就会吸进更多灰尘,还会用更多的电。这样一来,要么需要更大的电池来供电,要么机器狗的续航时间就会变短。

接着,移除两个 RF (射频) 连接器,同样做好标记,以确保后续正确连接。

拧下所有固定主板的螺丝,小心地将其从底盘上取下。移除主板后,便可看到固定底盘上下两部分的螺丝,将它们全部拧下后,即可分离底盘,一览无余。

最贵,但也最安全

激光雷达(Lidar)是 Go2 感知环境的关键。

其工作原理通过发射激光并测量反射光的回波时间来绘制周围环境地图,实现障碍物检测。简单来说,机器人利用预设的光速信息和高精度计时器,计算激光从发射到接收反射信号的时间差,从而判断物体的距离和形状。

Go2 搭载的是宇树自家的 Unitree 4D LiDAR-L1。

这是一款 4D 激光雷达(3D 位置+1D 灰度),它具有实现每秒 21600 次的高速激光测距采样能力,可探测最近 0.05 米、最远距离 30 米的物体(90% 反射率)。

L1 内置 IMU(惯性测量单元),工作温度范围为 -10℃ 至 60℃,其通过转接模块连接 Type-C 接口进行数据传输和供电,视场角(FOV)扩展至水平 360°,竖直 90°,可实现半球形视场角的三维空间探测。

在拆卸 Lidar 模块之前,需要拧下固定模块保护笼的四颗螺丝。

这个由厚实焊接钢材制成的保护笼,显然是为了在机器人跌倒或撞击时保护内部昂贵的传感器——要知道,仅这颗 LiDAR-L1 的成本就可能占到整机售价的五分之一以上。

随后,移除隐藏在腿部下方的一颗额外螺丝,断开连接线缆,以释放并拆下整个 Lidar 模块。

Lidar 模块的结构包含两个旋转轴:外圈的主旋转轴由下方电机驱动,实现水平扫描;内部的次级旋转轴(带有一个反射镜)快速旋转,实现垂直方向的扫描切片。两者结合,提供环境的 3D 视图。

在这里,需要补充一个细节。

在学术和工业领域,4D 通常指的是在三维空间(X、Y、Z 轴)的基础上增加时间维度(T)。例如,在自动驾驶领域,4D 激光雷达不仅要提供物体的三维位置信息,还要能够追踪物体在时间上的运动变化。

虽然 Unitree 4D LiDAR-L1 自称为 4D 激光雷达,但这里的 4D 是指 3D 位置信息加上 1D 灰度信息,传统意义上的 4D(3D + 时间)并不完全一致,所以也难怪专家认为这个命名多少有些营销的噱头。

倒立行走的秘密,藏在这里

Unitree Go2 机器狗全身共有 12 个关节电机。

这些电机分布在机器狗的四肢关节处,使其能够实现灵活的动作,如跳跃、伸懒腰、握手,甚至倒立行走、自适应翻身起立、翻越攀爬等复杂步态。

根据观察,专家判断每条腿包含三个电机:分别控制髋关节、膝关节(大腿部分),还有一个驱动小腿伸缩。

拧下固定外侧腿部电机组件的螺丝,将其与上部腿部分离,可以看到电机和连接器。一个有趣的设计是螺丝孔之间交替放置了多个电容器。

关节连接处采用了互锁齿轮机制,接触面是 CNC 加工的金属表面,以确保力传导的强度,外部的塑料「领圈」则主要起到将两部分固定在一起的作用。

这种设计可能是故意而为之,当受到极端外力时,塑料件或某个连接点会先断裂,从而保护更昂贵的核心部件(如电机和主板)免受损坏,降低维修成本。

再次被胶水折腾完,断开连接电机的三个连接器。

好在连接器本身带有防呆设计,后续可以避免插错。通过手动伸缩腿部,可以观察到内部电机通过齿轮减速器驱动小腿运动,提供了相当大的扭矩。

iFixit 的拆解并未深入到腿部内部,但他们利用 Lumafield CT 扫描仪进行了透视观察。在腿部与髋关节连接的地方,两个部件通过金属与金属的接合方式互相连接。

连接方式很结实,主要的力量(比如机器狗跑跳或者负重时产生的力量)就是通过这个连接点传递的,这也印证了之前的判断。

遛「Go」也是遛狗,好用也有趣

拆解完毕后,专家给出的结论是,这款机器狗集成化程度很高。

模块化设计也是个优点,理论上坏了哪个模块换哪个。所有东西都连到一块主板上,简化了布线,但也意味着主板一旦出问题,影响范围可能很大。

胶水问题前面吐槽过了,虽然能够加固,但也确实给第一次维修添堵,但熟悉上手后,倒也能接受,更重要的是,由于大量使用连接器而不是硬焊接,大大降低了维修门槛。

▲图片来自宇树科技官网

腿部(尤其是易磨损的足端,可通过螺丝更换)设计考虑了可替换性,甚至可能支持现场维修。部件(如同侧或对角线的腿部)之间可能存在通用性,便于更换或使用回收部件。

整体架构则相对简单明了(主板、传感器、电池),所有部件和接口并算复杂,有助于故障排查。拆解还发现了为 Pro 版和教育版预留的空间,可安装更强大的计算模块和额外风扇。

可以说 ,基于模块化和连接器的设计,Go2 具备一定的可维修性。至少理论上,你不需要为了换个小零件就把整个机器狗拆得稀巴烂。不过,实际操作难度是另一回事。

当然,Go2 也并非没有设计上的缺点。

专家也指出,激光雷达埋得太深,更换麻烦;颈部结构看着单薄。机器狗的使用环境决定了它必然会摔、会撞。这些看似脆弱的部分,能否扛得住这些日积月累的摔倒碰撞?都值得打个问号。

最后,如果你正考虑入手一台 Go2,希望这份拆解报告能给你提供一些参考。而作为一款万元级的四足机器狗,Go2 的确是个不错的起点。

它不完美,比如续航和耐用性还有提升空间,但它已经足够好用、足够有趣。毕竟,遛「Go」也是遛狗,还没有狗毛满地飞的烦恼。

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