2025年1月13日，浙江大學(xué)杭州國際科創(chuàng)中心（簡稱科創(chuàng)中心）人形機器人創(chuàng)新研究院聯(lián)合鏡識科技有限公司、杭州凱達(dá)爾焊接機器人股份有限公司研發(fā)的四足機器人“黑豹2.0”正式發(fā)布——它形似“機器猛獸”，整體重量為38kg、站立高度0.63m。據(jù)介紹，這是世界上跑得最快的“四足機器人”，速度可達(dá)到10米/秒。
在研發(fā)團隊看來，快，不只是速度，更重要的是探索機器人性能邊界的方式?！拔覀儺?dāng)前的研究重點在于提升機器人性能的極限，讓機器人能夠真正達(dá)到甚至趕超生物的運動能力?！笨苿?chuàng)中心人形機器人創(chuàng)新研究院金永斌研究員介紹，中心研發(fā)的黑豹2.0速度指標(biāo)打破了四足機器人奔跑速度的世界紀(jì)錄，這要得益于團隊對機器人動力學(xué)系統(tǒng)更深入的理解以及所研發(fā)的高功率電機驅(qū)動器。
首先是要實現(xiàn)機器人的四條腿不再“孤軍奮戰(zhàn)”，他們充分利用惠更斯耦合擺原理，讓它的四足協(xié)調(diào)成統(tǒng)一的步態(tài)，形成一股合力達(dá)成高速沖刺；其次，為進(jìn)一步降低高速奔跑時機器人沖擊瞬間的地面作用力、減少運動能耗，他們巧妙地使用彈簧安裝在黑豹2.0的膝關(guān)節(jié)作為緩沖器；為進(jìn)一步打破該機器人的第一代6米/秒奔跑時小腿必然折斷的魔咒，他們又研發(fā)了“仿跳鼠碳纖維小腿”，做到了在重量僅提升16%的代價下剛度提升135%；最后，他們還仿照獵豹的利爪，給黑豹2.0定制了特殊的“跑鞋”，使其抓地性能提升200%，讓機器人做到每一步快如閃電卻又穩(wěn)如泰山。
當(dāng)前的足式機器人已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，但是速度跟動物相比，仍然存在不小的差距，為什么會有這樣的現(xiàn)象？科創(chuàng)中心人形機器人創(chuàng)新研究院院長王宏濤教授解釋，關(guān)鍵在于兩個方面：第一點在控制方面，動物具有長期學(xué)習(xí)所形成的經(jīng)驗，但是人類研發(fā)的足式機器人每一步都要重新學(xué)習(xí)。所以必須采用人工智能的辦法，對以往的經(jīng)驗進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，這樣在遇到具體情況時才能“條件反射式”地做出步態(tài)調(diào)整。
在研發(fā)黑豹2.0的過程中，團隊實現(xiàn)了兩大顛覆性突破，一是形成了機器人正向設(shè)計的優(yōu)化軟件，可以服務(wù)于各類型的機器人設(shè)計工作，大規(guī)模節(jié)約機器人研發(fā)過程中的時間和成本；二是高功率密度的電機驅(qū)動器研發(fā)獲得成功，目前，團隊設(shè)計出了國際領(lǐng)先的高功率密度、高載荷能力的電機驅(qū)動器，為下一代工業(yè)四足機器人的研發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。通過軟件與元器件結(jié)合，我們花費三個月，就形成了原型樣機，已經(jīng)能夠媲美目前世界上領(lǐng)先的四足機器人。據(jù)了解，研究團隊將進(jìn)一步理解機器人和生物之間的差距，實現(xiàn)追趕甚至是超越生物機動性的目標(biāo)進(jìn)發(fā)。
