傅利葉通用人形機(jī)器人GR-1

看點(diǎn)

具身智能

EMBODIED INTELLIGENCE

人形機(jī)器人

HUMANOID ROBOT

算法

ALGORITHM

傅利葉通用人形機(jī)器人GR-1（以下簡(jiǎn)稱(chēng)GR-1）是一款自主研發(fā)、可商業(yè)化量產(chǎn)的高度仿生人形機(jī)器人。其擁有高度仿生的軀干構(gòu)型，覆蓋人體主要自由度，具有優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)能力和敏捷性，是通用人工智能的理想載體。其具備的44個(gè)自由度，能夠模擬人類(lèi)的各種運(yùn)動(dòng)，如轉(zhuǎn)頭、扭腰、抓取等。其設(shè)計(jì)采用仿生學(xué)理念，賦予機(jī)器人生命感。背部仿人體脊柱設(shè)計(jì)，安裝了電量和狀態(tài)指示燈，增強(qiáng)了生命氣息；胸部和頭部的鏤空層次設(shè)計(jì)，形似血管和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，凸顯出生命力。

GR-1不僅是一臺(tái)機(jī)器人，更是通用人工智能的理想載體，將仿生學(xué)與高性能機(jī)器人技術(shù)結(jié)合，展現(xiàn)了具身智能的未來(lái)潛力。本產(chǎn)品獲得2024年中國(guó)設(shè)計(jì)智造大獎(jiǎng)（DIA）全場(chǎng)大獎(jiǎng)。

傅利葉智能通過(guò)多年的核心技術(shù)積累，為GR-1賦予了令人震撼的運(yùn)動(dòng)能力。這款機(jī)器人有高度仿生的軀干構(gòu)型、擬人的運(yùn)動(dòng)控制，具備快速行走、敏捷避障、穩(wěn)健上下坡、抗沖擊干擾等運(yùn)動(dòng)功能，結(jié)合認(rèn)知智能，能夠與人協(xié)同完成動(dòng)作。GR-1身高165公分，體重55公斤，是通用人形機(jī)器人的理想本體，在科研教育、康復(fù)醫(yī)療、工業(yè)制造等領(lǐng)域具有巨大的商業(yè)化潛力。在科研教育領(lǐng)域，GR-1有助于高校及研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展人機(jī)交互研究（自然語(yǔ)言處理等），機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、環(huán)境感知（定位和避障等），以及人工智能（強(qiáng)化學(xué)習(xí)等）等不同研究方向。在康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域，GR-1未來(lái)或可成為治療師的助手，幫助患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練（包括物理康復(fù)訓(xùn)練等）。

語(yǔ)音識(shí)別大模型確保 GR-1 可以自主識(shí)別對(duì)話(huà)需求， 并通過(guò)內(nèi)置揚(yáng)聲器和高分辨率顯示器增強(qiáng)直觀(guān)的人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)。GR-1配備傅利葉全自研的FSA高性能一體化執(zhí)行器，集成了電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、減速器及編碼器，最大峰值扭矩達(dá)230N·m，步態(tài)行走速度可達(dá)5公里/小時(shí)。具備高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，能夠精準(zhǔn)控制復(fù)雜動(dòng)作。支持多平臺(tái)操控，可通過(guò)手機(jī)、遙控器等設(shè)備進(jìn)行便捷操作。在不穩(wěn)定、無(wú)輔助、強(qiáng)干擾環(huán)境下，GR-1依靠自適應(yīng)平衡算法，實(shí)現(xiàn)快速行走、敏捷避障、穩(wěn)健上下坡和抗沖擊等功能，表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。

《設(shè)計(jì)》

周 斌

“傅利葉”通用機(jī)器人事業(yè)部副總裁

《設(shè)計(jì)》：是什么契機(jī)促使團(tuán)隊(duì)決定從醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)通用人形機(jī)器人的？

周斌：在傅利葉創(chuàng)立之初，人形機(jī)器人就屬于公司的長(zhǎng)期規(guī)劃之一。

傅利葉研發(fā)團(tuán)隊(duì)一直以來(lái)對(duì)于人形機(jī)器人，以及機(jī)器人技術(shù)都有非常深厚的情感和憧憬。受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，通用人形的開(kāi)發(fā)存在困難，所以公司優(yōu)先選擇了從最為貼近需要幫助的人群的智能康復(fù)機(jī)器人著手，進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。通過(guò)機(jī)器人技術(shù)賦能人類(lèi)生活，這一點(diǎn)是傅利葉一直以來(lái)不變的初心。

在進(jìn)行康復(fù)機(jī)器人的研發(fā)過(guò)程中，傅利葉積累、形成了大量核心技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，例如一體化執(zhí)行器（最初它被用于我們的外骨骼下肢康復(fù)機(jī)器人）。這些技術(shù)與雙足人形機(jī)器人的技術(shù)具有一定共通性，也為我們后續(xù)的人形產(chǎn)品研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

在設(shè)計(jì)層面，從“康復(fù)”到“人形”，“以人為本”的理念貫穿著我們的每一代產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的始終。在保證智能操作和臨床功能技術(shù)突破的同時(shí)，堅(jiān)持在大到結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、仿生易用，小到色彩搭配、線(xiàn)條美感等各個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上盡善盡美。

隨著AI 技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了革新性的突破和迭代。尤其是ChatGPT 的出現(xiàn)，讓我們看到了做機(jī)器人真正邁向“通用化”的新希望。所以，在2019 年的時(shí)候，公司決定正式啟動(dòng)人形機(jī)器人的研發(fā)計(jì)劃。

《設(shè)計(jì)》：GRx系列背后的核心理念是什么？如何闡釋“為AI打造最佳具身載體”的愿景？

周斌：GRx系列的核心產(chǎn)品理念是“為AI而生”，我們希望GRx人形機(jī)器人可以成為AI技術(shù)在物理世界里的最佳載體，服務(wù)AI全生態(tài)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者和使用者。

為了實(shí)現(xiàn)這一長(zhǎng)期目標(biāo)，傅利葉首倡“產(chǎn)品六邊形”的標(biāo)準(zhǔn)，將運(yùn)動(dòng)智能、認(rèn)知智能、靈巧作業(yè)、仿生設(shè)計(jì)、用戶(hù)體驗(yàn)、商業(yè)應(yīng)用六大功能板塊綜合一體，形成人形機(jī)器人本體能力的評(píng)估指標(biāo)和發(fā)展方向。

作為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)積極推進(jìn)商業(yè)化的下一個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)，上肢操作仍需通過(guò)大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練來(lái)實(shí)現(xiàn)泛化性，打破專(zhuān)用性能力壁壘。因此，在推出新一代機(jī)器人產(chǎn)品GR-2 時(shí)，我們也在“靈巧作業(yè)”這一層面做了特別的技術(shù)強(qiáng)調(diào)和突破。GR-2 支持VR 遙操作控制、拖拽示教、上位機(jī)末端控制等多種上肢示教方式?？焖賱?chuàng)建動(dòng)作，記錄上肢運(yùn)動(dòng)軌跡、關(guān)節(jié)角度、力度、靈巧手運(yùn)動(dòng)、觸覺(jué)信息等多維度數(shù)據(jù)，為采集更多真實(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)提供有力支持，助力開(kāi)發(fā)者跨越仿真與現(xiàn)實(shí)的差距。

除開(kāi)更靈巧的上肢操作，GR-2 也在另外兩大功能領(lǐng)域做了著重突破：一是搭載全新FSA 2.0 執(zhí)行器后，可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)勁的運(yùn)動(dòng)能力；另一個(gè)則是對(duì)原有的開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，為使用者提供更開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，加速AI 具身落地。無(wú)論是機(jī)器人研究學(xué)者、工業(yè)自動(dòng)化工程師還是AI 軟件開(kāi)發(fā)者，都能快速上手，高效定制多樣化的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新。

《設(shè)計(jì)》：GR-1在硬件、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)框架等方面有哪些關(guān)鍵的創(chuàng)新和提升？

周斌：作為行業(yè)內(nèi)第一臺(tái)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付的雙足人形機(jī)器人，GR-1擁有高度仿生的軀干構(gòu)型，覆蓋人體主要自由度，具有優(yōu)越的運(yùn)動(dòng)能力和敏捷性，是通用人工智能的理想載體。165厘米的身高和55公斤的體重確保GR-1的外觀(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極致貼合一個(gè)成年人的等身大小，更加便于實(shí)現(xiàn)包括側(cè)身、下蹲、抓握等動(dòng)作在內(nèi)的預(yù)定義動(dòng)作。

GR-1 的頭部搭載了環(huán)形麥克風(fēng)識(shí)音系統(tǒng)和深度相機(jī)Intel RealSense，配合語(yǔ)音識(shí)別大模型確保 可以滿(mǎn)足自主識(shí)別對(duì)話(huà)需求。面部?jī)?nèi)置的揚(yáng)聲器和高分辨率顯示器增強(qiáng)直觀(guān)的人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)。

穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)能力也是GR-1 的一大產(chǎn)品特色。由傅利葉自主研發(fā)的高性能執(zhí)行器（FSA） 集電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、減速器及編碼器于一體，相比傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)，可大幅降低系統(tǒng)體積，提高性能可靠性，為GR-1 提供強(qiáng)大而靈活的運(yùn)動(dòng)能力。

《設(shè)計(jì)》：自研的FSA高性能一體化執(zhí)行器在GR-1中起到了哪些關(guān)鍵作用？在GR-2中又有哪些突破？

周斌：穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)能力也是GR-1的一大產(chǎn)品特色。由傅利葉自主研發(fā)的高性能執(zhí)行器（FSA） 集電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、減速器及編碼器于一體，相比傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)，可大幅降低系統(tǒng)體積，提高性能可靠性，為GR-1提供強(qiáng)大而靈活的運(yùn)動(dòng)能力。

傅利葉最新一代的人形機(jī)器人產(chǎn)品GR-2 在外觀(guān)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)控制方面實(shí)現(xiàn)了更加擬人化的表現(xiàn)。為此，傅利葉量身打造了一系列7 款不同型號(hào)的FSA 執(zhí)行器，分別應(yīng)用于機(jī)器人的髖、踝等關(guān)節(jié)處，滿(mǎn)足各個(gè)關(guān)節(jié)的力矩要求。這些自研執(zhí)行器不僅完美適配機(jī)器人的仿生形態(tài)，還能有效降低硬件成本。

新一代執(zhí)行器FSA 2.0 為GR-2 提供了更強(qiáng)勁的動(dòng)力，最大關(guān)節(jié)峰值扭矩超380N.m。結(jié)合完善的執(zhí)行器控制算法，GR-2 擁有更強(qiáng)的負(fù)載能力和流暢的運(yùn)動(dòng)控制。新版執(zhí)行器采用雙編碼器系統(tǒng)，編碼器精度提升了2 倍，提供更準(zhǔn)確的絕對(duì)位置與速度反饋，保證GR-2 在執(zhí)行各種動(dòng)作時(shí)的控制精度，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

《設(shè)計(jì)》：目前GR-1已經(jīng)在哪些場(chǎng)景進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用？反饋如何？

周斌：目前，傅利葉GR-1已在導(dǎo)覽咨詢(xún)、學(xué)術(shù)科研、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了實(shí)驗(yàn)性落地應(yīng)用，未來(lái)還將計(jì)劃進(jìn)一步拓展至家庭服務(wù)。

傅利葉于12 月初首次發(fā)布導(dǎo)覽咨詢(xún)場(chǎng)景的整套技術(shù)解決方案，將場(chǎng)景需求分為語(yǔ)音語(yǔ)意識(shí)別互動(dòng)、作業(yè)功能支持，以及演示功能三大塊，為商用客戶(hù)提供成體系的全流程技術(shù)方案參考。

《設(shè)計(jì)》：傅利葉如何看待人形機(jī)器人在人機(jī)共生環(huán)境中的角色和定位？人形機(jī)器人在未來(lái)有哪些潛在的應(yīng)用場(chǎng)景？

周斌：雙足人形機(jī)器人將是未來(lái)各類(lèi)智能化機(jī)器人形態(tài)中最類(lèi)人的一種，它高度擬人的形態(tài)決定了其可以更好地適應(yīng)人類(lèi)社會(huì)環(huán)境，靈巧手等仿生肢體設(shè)計(jì)也確保人形機(jī)器人可以直接使用人類(lèi)工具。因此我們認(rèn)為，人形機(jī)器人一定將會(huì)是未來(lái)解放人類(lèi)生產(chǎn)力和勞動(dòng)力的最佳助手。

從短期來(lái)看，受限于A(yíng)I 技術(shù)的發(fā)展和訓(xùn)練數(shù)據(jù)的采集、積累，人形機(jī)器人會(huì)優(yōu)先進(jìn)入特定可控環(huán)境作業(yè)，例如集成自動(dòng)化的工廠(chǎng)車(chē)間，或是類(lèi)似化工廠(chǎng)這樣對(duì)人身安全和人體健康有極大威脅的3D（Dirty，Dangerous，Demeaning）作業(yè)環(huán)境，協(xié)助工人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們認(rèn)為人形機(jī)器人最終一定會(huì)走入家庭，成為家務(wù)管家、養(yǎng)老保姆、私人助理這樣的角色。幫助緩解社會(huì)老齡化帶來(lái)的勞動(dòng)力緊缺、標(biāo)準(zhǔn)化護(hù)理服務(wù)不足的問(wèn)題，造福人類(lèi)生活。

《設(shè)計(jì)》：請(qǐng)結(jié)合對(duì)中國(guó)設(shè)計(jì)教育的看法給青年設(shè)計(jì)師和設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生一些意見(jiàn)和建議。

周斌：我們團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)品打磨的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，真正好的設(shè)計(jì)一定是服務(wù)于功能需求和技術(shù)需求的。好的設(shè)計(jì)方案不僅僅是一層錦上添花的包裝紙，更能夠激發(fā)出新的產(chǎn)品創(chuàng)意和研發(fā)思路，為產(chǎn)品注入靈魂。但這個(gè)過(guò)程一定不會(huì)是一帆風(fēng)順的。

所以，希望各位設(shè)計(jì)業(yè)的明日之星，能夠不畏質(zhì)疑，在堅(jiān)守自己對(duì)設(shè)計(jì)理想、美學(xué)理念的執(zhí)著的同時(shí)，廣納意見(jiàn)，多進(jìn)行跨學(xué)科交流，集眾家之所長(zhǎng)，創(chuàng)造更多真實(shí)的、有思想的風(fēng)景。