國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人突破,！教會(huì)人形機(jī)器人如何像人類(lèi)一樣移動(dòng)
與遠(yuǎn)在大洋彼岸的特斯拉機(jī)器人使用相同的訓(xùn)練設(shè)備,，Humanoid Robot(上海)有限公司正在使用Xsens動(dòng)作捕捉系統(tǒng)和ai訓(xùn)練人形機(jī)器人模仿人類(lèi)運(yùn)動(dòng),，執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)。
關(guān)鍵要點(diǎn):
人形機(jī)器人市場(chǎng)正在快速擴(kuò)張:人形機(jī)器人市場(chǎng)將在未來(lái)大幅增長(zhǎng),，據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推算該市場(chǎng)將從2023年的13.2億美元增長(zhǎng)到2035年的約380億美元,，這顯示出人形機(jī)器人市場(chǎng)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。
機(jī)器人精度的進(jìn)步:由于運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)和人工智能學(xué)習(xí)算法的獨(dú)特串聯(lián),，現(xiàn)代人形機(jī)器人越來(lái)越多地以高精度模仿人類(lèi)運(yùn)動(dòng),。
動(dòng)作捕捉技術(shù)的作用:動(dòng)作捕捉技術(shù)被用于通過(guò)實(shí)時(shí)捕捉和復(fù)制人類(lèi)運(yùn)動(dòng)來(lái)精確訓(xùn)練機(jī)器人。
Humanoid Robot公司的成功:通過(guò)利用Xsens運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù),，提高機(jī)器人精度和各種工業(yè)任務(wù)的能力,，Humanoid Robot公司在人形機(jī)器人開(kāi)發(fā)與制造方面表現(xiàn)出色。
機(jī)器人技術(shù)中的人工智能和可擴(kuò)展性:AI與Xsens可擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)捕捉相結(jié)合,，使機(jī)器人能夠從人類(lèi)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí),，適應(yīng)不同的環(huán)境，并不斷提高性能,。
人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與重大進(jìn)展
機(jī)器人一詞最早是由捷克作家卡雷爾·恰佩克在20世紀(jì)20年代引入的,，用來(lái)描述看起來(lái)和行動(dòng)像人但僅用于從事繁重勞動(dòng)的個(gè)體。在最近的歷史中,，無(wú)論是在科學(xué)還是科幻小說(shuō)中,，人類(lèi)的思維都被機(jī)器人迷住了。我們追求創(chuàng)造模仿或超越人類(lèi)能力的機(jī)器來(lái)完成任務(wù),，無(wú)論他們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單或復(fù)雜,，這已經(jīng)給我們帶來(lái)了很大的進(jìn)步。
人形機(jī)器人行業(yè)是2024年增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一,，截至目前,，其市場(chǎng)份額高達(dá)13.2億美元，預(yù)計(jì)將在2035年達(dá)到380億美元,。特斯拉,、Ubitech、英偉達(dá)(Nvidia),、波士頓動(dòng)力(Boston Dynamics)等主要公司一直在向我們展示他們的智能機(jī)器人,，這些鮮活的案例迅速?gòu)浐狭嗽?jīng)被認(rèn)為是科幻小說(shuō)中的情節(jié)和今天的現(xiàn)實(shí)世界,。
在不久的將來(lái),，機(jī)器人有望執(zhí)行更加廣泛的任務(wù)，從疊衣服到操作復(fù)雜的機(jī)器,。雖然家務(wù)助理和機(jī)器人急救人員仍在開(kāi)發(fā)中,，但科幻和現(xiàn)實(shí)之間的差距正在逐步縮小。這些機(jī)器人變得更加直觀,、適應(yīng)性更強(qiáng),、更像人類(lèi),。
現(xiàn)代人形機(jī)器人不僅更接近人類(lèi)，而且還能非常精確地模仿人類(lèi)的動(dòng)作,。這種快速進(jìn)步的關(guān)鍵是它們能夠通過(guò)通常被稱(chēng)為人類(lèi)影子的過(guò)程實(shí)時(shí)向人類(lèi)學(xué)習(xí),。動(dòng)作捕捉技術(shù)在這一過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。它是這樣工作的:一個(gè)人多次執(zhí)行任務(wù),，而他運(yùn)動(dòng)的每個(gè)細(xì)節(jié)都使用動(dòng)作捕捉技術(shù)仔細(xì)捕捉,。在遠(yuǎn)程操作的過(guò)程中，機(jī)器人在人旁邊執(zhí)行相同的操作,，通過(guò)記錄的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)如何移動(dòng),，并使用人工智能和深度學(xué)習(xí)，引發(fā)未來(lái)移動(dòng)的所有可能選項(xiàng),。通過(guò)分析人類(lèi)運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù),，可以訓(xùn)練這些機(jī)器人提高它們的靈活性和協(xié)調(diào)性，使它們?yōu)楝F(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用做好更充分的準(zhǔn)備,。
為了制造能夠模仿人類(lèi)行為的人形機(jī)器人,，該公司選擇了Xsens運(yùn)動(dòng)捕捉訓(xùn)練和改進(jìn)機(jī)器人動(dòng)作的技術(shù)。這種合作使該公司取得了重大進(jìn)展,。
精確運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的重要性
數(shù)據(jù)精度在訓(xùn)練人形機(jī)器人時(shí)至關(guān)重要,，因?yàn)樗苯佑绊憴C(jī)器人精確復(fù)制人類(lèi)運(yùn)動(dòng)的能力。即使是運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)中的微小錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致錯(cuò)誤處理或損壞機(jī)器人,，特別是需要精細(xì)運(yùn)動(dòng)技能的任務(wù)或機(jī)器人與人類(lèi)的交互,。初始數(shù)據(jù)中的任何不準(zhǔn)確都會(huì)加劇學(xué)習(xí)中的錯(cuò)誤，導(dǎo)致低效或不精確的操作,。
考慮到這一點(diǎn),，在測(cè)試了幾個(gè)備選方案后，Humanoid Robot公司選擇了Xsens慣性運(yùn)動(dòng)捕捉解決方案來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù),。正如團(tuán)隊(duì)解釋的那樣:
“我們測(cè)試了許多不同的動(dòng)作捕捉解決方案,，包括光學(xué)和慣性的。光學(xué)解決方案有空間限制的問(wèn)題,，所以我們想使用慣性運(yùn)動(dòng)捕捉,。慣性系統(tǒng)存在漂移問(wèn)題，即運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)與真實(shí)運(yùn)動(dòng)不完全一致,。Xsens是唯一沒(méi)有數(shù)據(jù)漂移問(wèn)題的慣性解決方案,。”
這些機(jī)器人目前正在接受各種任務(wù)的訓(xùn)練,，比如處理小物體和精確行走,。機(jī)器人能力的一個(gè)證明是它在物體識(shí)別和轉(zhuǎn)移方面的精細(xì)工作:“我們可以控制機(jī)器人完成從大豆中挑選紅豆的精細(xì)工作?！?/p>
人工智能和動(dòng)作捕捉:完美的伙伴關(guān)系
人形機(jī)器人學(xué)習(xí)過(guò)程的第二個(gè)關(guān)鍵方面是人工智能,。
正如Humanoid Robot公司所指出的那樣,，動(dòng)作捕捉和人工智能技術(shù)被協(xié)同使用，使機(jī)器人具有人類(lèi)移動(dòng),、與環(huán)境互動(dòng),、自主決策、感知,、識(shí)別和智能響應(yīng)外部刺激的能力,。
AI使用動(dòng)作捕捉的數(shù)據(jù)創(chuàng)建模型，幫助機(jī)器人學(xué)習(xí)如何與周?chē)h(huán)境互動(dòng),。這個(gè)過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是為訓(xùn)練建立一個(gè)大的數(shù)據(jù)池——涵蓋廣泛的運(yùn)動(dòng)模式,、反應(yīng)和解決問(wèn)題的技巧。Xsens允許多名穿著Xsens套裝的工人同時(shí)執(zhí)行任務(wù),，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)限的可擴(kuò)展性,。這些任務(wù)然后被人形機(jī)器人捕獲和復(fù)制，同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),，使機(jī)器人能夠適應(yīng)和應(yīng)對(duì)不同的情況,。
通過(guò)使用Xsens擴(kuò)展數(shù)據(jù)收集，機(jī)器人可以非常準(zhǔn)確地模仿人類(lèi)的行為,，同時(shí)動(dòng)態(tài)地適應(yīng)不同的環(huán)境和任務(wù),。此外，AI通過(guò)從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)來(lái)優(yōu)化這種運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),，從而在沒(méi)有人工干預(yù)的情況下實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn),。
正如Humanoid Robot公司解釋的那樣，ai通過(guò)自動(dòng)標(biāo)注收集的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步簡(jiǎn)化其流程,，從而顯著提高了訓(xùn)練程序的效率,。人工智能和Xsens的高精度動(dòng)作捕捉相結(jié)合，使該公司能夠有能力推動(dòng)可能性的邊界,。
展望未來(lái):迎接機(jī)器人化的未來(lái)
Humanoid Robot公司將人形機(jī)器人視為跨行業(yè)的變革性力量,。“人形機(jī)器人有非常大的潛力,，未來(lái)在工業(yè),、商業(yè)，最終在消費(fèi)端都會(huì)有巨大的需求,。例如,，許多國(guó)家目前面臨人口老齡化和勞動(dòng)力不足的問(wèn)題。未來(lái)的人形機(jī)器人可以很好地解決這些問(wèn)題,，它還可以創(chuàng)造更多新的就業(yè)機(jī)會(huì),，形成新的工業(yè)革命?！痹摴绢A(yù)測(cè),，機(jī)器人不僅會(huì)填補(bǔ)勞動(dòng)力缺口，還會(huì)創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì),，徹底改變整個(gè)行業(yè),。
實(shí)現(xiàn)這一未來(lái)愿景首先要教會(huì)機(jī)器人如何變得更像人類(lèi)，Xsens運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)在動(dòng)畫(huà)和醫(yī)療保健等領(lǐng)域有典型用途,，如今在教會(huì)機(jī)器人如何像人類(lèi)一樣移動(dòng)方面同樣發(fā)揮著重要作用,。Xsens憑借其高精度、可擴(kuò)展性,、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理和在任何環(huán)境下捕捉的高自由度,，滿足了訓(xùn)練人形機(jī)器人的工具的所有關(guān)鍵要求。
Humanoid Robot公司與Xsens的合作凸顯了高級(jí)動(dòng)作捕捉在塑造未來(lái)人形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式方面的潛力,。結(jié)合AI,，Xsens運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)正在幫助該公司在實(shí)現(xiàn)人類(lèi)長(zhǎng)期以來(lái)的雄心——按照我們自己的形象制造機(jī)器人——方面取得巨大進(jìn)展。
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