機(jī)器人前瞻（公眾號(hào)：robot_pro）
作者?|??許麗思
編輯?|??漠影
在靈巧手領(lǐng)域的一眾資深玩家里，星際光年作為剛嶄露頭角的新銳角色，顯得有些特別。
星際光年創(chuàng)始人兼CEO位德浩是一位95后，本科畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，研究生畢業(yè)于清華大學(xué)，曾進(jìn)入小米人形機(jī)器人研發(fā)中心，負(fù)責(zé)小米第二代人形機(jī)器人“鐵大”的靈巧手研發(fā)工作，也加入過(guò)字節(jié)跳動(dòng)的人工智能實(shí)驗(yàn)室，擔(dān)任機(jī)器人學(xué)習(xí)算法工程師。
當(dāng)具身智能風(fēng)頭正盛，他判斷五指靈巧手是機(jī)器人破局的關(guān)鍵，并于去年8月創(chuàng)辦星際光年，邀請(qǐng)香港大學(xué)羅平教授擔(dān)任首席科學(xué)家。
位德浩將公司命名為“星際光年”，他解釋道：“小時(shí)候看過(guò)一部關(guān)于巴斯光年的電影，它始終在探索星際；如今我們正在探索具身智能的星辰大海，所以取名‘星際光年’，希望能像巴斯光年一樣勇敢探索未知?！?/p>
在他看來(lái)，靈巧手從來(lái)不是一個(gè)單純的硬件，而是被AI算法定義的硬件。星際光年的靈巧手產(chǎn)品采用的是繩驅(qū)方案，目前，國(guó)內(nèi)采用繩驅(qū)方案的靈巧手企業(yè)極少，國(guó)外采用該方案的代表企業(yè)是特斯拉和Shadow?Robot。
長(zhǎng)期來(lái)看，位德浩希望公司能成長(zhǎng)為專(zhuān)注于通用具身智能操作的企業(yè)，能夠搭建起從靈巧手硬件到數(shù)據(jù)采集、再到靈巧操作小腦模型的完整閉環(huán)體系。
今年5月，星際光年連續(xù)完成數(shù)千萬(wàn)天使輪和天使+輪融資，天使輪由峰瑞資本領(lǐng)投，嘉程資本跟投，天使+輪由云時(shí)資本領(lǐng)投，水木清華校友種子基金跟投。
▲星際光年創(chuàng)始人兼CEO?位德浩
一、從小米、字節(jié)機(jī)器人工程師，到入局靈巧手創(chuàng)業(yè)
位德浩的技術(shù)生涯始于哈爾濱工業(yè)大學(xué)。2018年起，他加入機(jī)器人國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，面向工程化應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)展研發(fā)，主導(dǎo)過(guò)手術(shù)機(jī)器人、外骨骼機(jī)器人等偏向?qū)嶋H應(yīng)用的項(xiàng)目。
2020年，在香港中文大學(xué)的天石機(jī)器人研究所擔(dān)任研究助理期間，他開(kāi)始研究基于形狀記憶合金的機(jī)器人，由此正式轉(zhuǎn)向靈巧手領(lǐng)域的探索。
在清華大學(xué)讀研期間，位德浩從0到1搭建起了一個(gè)20自由度的繩驅(qū)靈巧手，涵蓋結(jié)構(gòu)、硬件、控制到算法，之后基于這個(gè)靈巧手開(kāi)展了強(qiáng)化學(xué)習(xí)和模仿學(xué)習(xí)算法方面的研究，逐步成為靈巧手領(lǐng)域的全棧工程師。
與此同時(shí)，他還在小米人形機(jī)器人研發(fā)中心擔(dān)任實(shí)習(xí)算法工程師，參與了小米第二代人形機(jī)器人“鐵大”的研發(fā)，主要負(fù)責(zé)基于靈巧手的操作算法、遙操作系統(tǒng)的研發(fā)工作，還做了一個(gè)靈巧操作的“real to sim to real”數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在小米汽車(chē)的工業(yè)場(chǎng)景里進(jìn)行產(chǎn)品的應(yīng)用驗(yàn)證。
2023年從清華大學(xué)畢業(yè)后，位德浩加入字節(jié)跳動(dòng)的人工智能實(shí)驗(yàn)室，負(fù)責(zé)機(jī)器人操作大模型的研發(fā)工作。但在工作中，他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)采用的兩指夾爪操作方案存在顯著局限：兩指夾爪執(zhí)行的最常見(jiàn)任務(wù)是Pick and Place，隨著應(yīng)用場(chǎng)景的不同，可能會(huì)出現(xiàn)抓握能力弱，數(shù)據(jù)采集效率低等問(wèn)題。
而五指靈巧手與人類(lèi)手部高度仿生，可直接遷移人手操作數(shù)據(jù)。并且從抓握能力上看，兩指夾爪僅兩點(diǎn)接觸，只有多點(diǎn)接觸才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定抓取和操作。從技術(shù)演進(jìn)路徑判斷，他認(rèn)為兩指夾爪在算法上已經(jīng)窮途末路，五指靈巧手才是破局關(guān)鍵。
正是這個(gè)時(shí)候，具身智能風(fēng)頭正盛，位德浩決定入局靈巧手創(chuàng)業(yè)。有創(chuàng)業(yè)想法后，他找到了過(guò)去長(zhǎng)期并肩作戰(zhàn)參加過(guò)各種智能機(jī)器人大賽、在技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目協(xié)作上很有默契的同學(xué)，還邀請(qǐng)了香港大學(xué)的羅平教授擔(dān)任公司的首席科學(xué)家。
羅平是位德浩的師兄的老師，兩人早期就在機(jī)器人領(lǐng)域有過(guò)交流合作，位德浩之前還被羅平邀請(qǐng)到香港大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)靈巧手設(shè)計(jì)。
▲左為星際光年創(chuàng)始人位德浩，右位首席科學(xué)家羅平
學(xué)院派出身的團(tuán)隊(duì)，雖然沉淀了一定的技術(shù)研發(fā)能力，但也存在一定不足。位德浩坦言，成員基本上都是剛畢業(yè)或畢業(yè)不久，可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)最年輕的靈巧手團(tuán)隊(duì)。創(chuàng)業(yè)初期，團(tuán)隊(duì)因供應(yīng)鏈管理經(jīng)驗(yàn)匱乏，在產(chǎn)品定義和工藝選擇上走了不少?gòu)澛贰?/p>
之后，創(chuàng)始成員花了許多時(shí)間通過(guò)各種渠道搭建團(tuán)隊(duì)，組建了從結(jié)構(gòu)、機(jī)械到嵌入式硬件和軟件、運(yùn)控以及算法的全棧團(tuán)隊(duì)，才順利把產(chǎn)品做出來(lái)。
從大廠工程師到創(chuàng)業(yè)者，位德浩也談及自己初期更多從事技術(shù)工作，但后來(lái)意識(shí)到，如果只做技術(shù)而缺乏全局規(guī)劃，無(wú)疑是對(duì)團(tuán)隊(duì)資源的浪費(fèi)，需要將更多精力轉(zhuǎn)向公司戰(zhàn)略規(guī)劃和組織管理上。
二、靈巧手由AI算法定義，已推出20自由度的繩驅(qū)靈巧手
在位德浩看來(lái)，靈巧手從來(lái)不是一個(gè)單純的硬件，而是被AI算法定義的硬件。
星際光年的靈巧手產(chǎn)品采用的是繩驅(qū)方案，這一方案早在2000年就有團(tuán)隊(duì)進(jìn)行嘗試，但當(dāng)時(shí)受制于算法能力難以落地?！霸趶?qiáng)化學(xué)習(xí)或模仿學(xué)習(xí)出現(xiàn)前，靈巧手很少被業(yè)界提及。因?yàn)殪`巧手本質(zhì)上是一個(gè)具有20多個(gè)自由度的機(jī)械臂，這么高自由度的機(jī)械臂無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)控制算法來(lái)操作?！蔽坏潞普f(shuō)。
直到2018年，OpenAI發(fā)表《Learning Dexterous In-Hand Manipulation》一文，用強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制靈巧手完成轉(zhuǎn)魔方的動(dòng)作，業(yè)界才意識(shí)到：精細(xì)化操作必須依賴AI，傳統(tǒng)算法難以實(shí)現(xiàn)。靈巧手必須依賴強(qiáng)化學(xué)習(xí)或模仿學(xué)習(xí)，否則不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)靈巧手的精準(zhǔn)操控，甚至難以完成其基礎(chǔ)功能設(shè)計(jì)。
位德浩介紹，選擇繩驅(qū)方案是因其對(duì)靈巧手而言潛力最大。通過(guò)電機(jī)外置設(shè)計(jì)，繩驅(qū)方案能在結(jié)構(gòu)上解決靈巧手尺寸、自由度、負(fù)載、速度的“不可能四角”的問(wèn)題，同時(shí)這四個(gè)方面做到極高水平，接近人手性能，這是其他方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
而針對(duì)繩驅(qū)方案可能存在可靠性低、壽命短的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)從三方面優(yōu)化：一是采用自研復(fù)合材料繩索，具備優(yōu)異的抗斷裂和耐摩擦特性；二是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少繩索摩擦，延長(zhǎng)壽命；三是通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制算法降低繩索蠕變影響，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)張緊，提升可靠性。
目前，星際光年已推出兩款全棧自研的核心產(chǎn)品：
第一款是輕羽15 Pantheon Hand 01，擁有輕量化+高自由度+超強(qiáng)性能+模塊化易維護(hù)的特性，具備20個(gè)自由度（15個(gè)主動(dòng)自由度），速度達(dá)2赫茲，指尖負(fù)載4公斤，重量?jī)H350克。
團(tuán)隊(duì)在輕羽15全手上布置了超過(guò)45個(gè)自研的傳感器，可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)感知每個(gè)關(guān)節(jié)和電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合自研的機(jī)器人柔性并聯(lián)繩驅(qū)的運(yùn)動(dòng)控制算法，使其實(shí)現(xiàn)了全球最高單指重復(fù)定位精度0.14mm。
▲輕羽15 Pantheon Hand?01
第二款是基于微型關(guān)節(jié)模組的GAIA Hand，其設(shè)計(jì)理念是讓用戶像搭樂(lè)高一樣組裝靈巧手。團(tuán)將靈巧手的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)做成了關(guān)節(jié)模組，集成電機(jī)、減速器、編碼器、驅(qū)動(dòng)器于一體。
用戶能用該模組自由搭建兩指、三指、五指等不同的靈巧手。另外，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在開(kāi)源網(wǎng)站acosmos.cn公開(kāi)了基于微型關(guān)節(jié)模組的靈巧手搭建方案，幫助用戶組裝屬于自己的靈巧手。
▲開(kāi)源靈巧手GAIA Hand
三、降低產(chǎn)品BOM成本至萬(wàn)元級(jí)，計(jì)劃半年出貨千支靈巧手
當(dāng)前，靈巧手領(lǐng)域不缺高自由度、速度快的產(chǎn)品，而是缺綜合性能更優(yōu)的產(chǎn)品。具體來(lái)說(shuō)，硬件層面的核心卡點(diǎn)在于，業(yè)內(nèi)尚未能研發(fā)出與人類(lèi)手部體積相當(dāng)，且同時(shí)具備一樣自由度、速度和負(fù)載等參數(shù)的靈巧手。尤其在靈巧操作的運(yùn)動(dòng)控制算法上，還有待進(jìn)一步的提升。
位德浩談道，運(yùn)動(dòng)控制算法是當(dāng)前絕大多數(shù)靈巧手公司的短板。尤其對(duì)于繩驅(qū)靈巧手，在1根手指上布置3-4個(gè)自由度、整手20個(gè)自由度，需要對(duì)繩索驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多自由度運(yùn)動(dòng)解耦和精密位置控制，難度極大。
團(tuán)隊(duì)探索了全新的算法路線，通過(guò)自研并聯(lián)繩驅(qū)柔性機(jī)器人控制算法及繩索自動(dòng)張緊算法，提升了控制精度。同樣采用繩驅(qū)方案，相較于 Shadow Hand 高達(dá)百萬(wàn)級(jí)的價(jià)格，星際光年的產(chǎn)品將BOM做到了萬(wàn)元級(jí)。
另外，他還提到，靈巧手的自由度并非越高越好：過(guò)高會(huì)增加控制成本，過(guò)低則靈巧性不足，且與人手自由度不一致會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)遷移有問(wèn)題。所以，團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持靈巧手應(yīng)該與人手自由度完全一致，才能在數(shù)據(jù)遷移、成本控制和操作靈巧性之間達(dá)成綜合最優(yōu)解。
目前，星際光年的產(chǎn)品已在國(guó)內(nèi)多家人形機(jī)器人廠商、數(shù)據(jù)采集中心、高校科研團(tuán)隊(duì)及極客群體的工業(yè)、商業(yè)和科研場(chǎng)景中應(yīng)用。
預(yù)計(jì)半年左右，星際光年有望出貨千支靈巧手產(chǎn)品，成為業(yè)內(nèi)突破千支出貨量耗時(shí)最短的公司。未來(lái)兩年，團(tuán)隊(duì)將聚焦繩驅(qū)靈巧手性能突破，致力于打造綜合性能最接近人手的產(chǎn)品。
結(jié)語(yǔ)：頭部機(jī)器人廠商加碼靈巧手自研，但三方公司仍有窗口期
去年開(kāi)始，多家國(guó)內(nèi)外頭部人形機(jī)器人廠商都加碼靈巧手自研，印證了靈巧手作為具身智能”核心三大件”（靈巧手、數(shù)據(jù)、算法）的戰(zhàn)略地位。
但位德浩覺(jué)得，靈巧手研發(fā)難度極大、耗時(shí)久，涉及材料、機(jī)械、結(jié)構(gòu)、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)控、算法等多領(lǐng)域整合，工程量占整機(jī)50%，這為專(zhuān)攻靈巧手的公司提供了窗口期。
當(dāng)前還有不少人形機(jī)器人公司還在糾結(jié)是否自研，會(huì)有一定“自研VS三方”的混沌期。“預(yù)計(jì)再過(guò)1-2年，那個(gè)時(shí)候靈巧手技術(shù)已經(jīng)非常成熟，人形機(jī)器人廠商就沒(méi)有太大的必要去選擇自研了，未來(lái)會(huì)逐步以非自研為主。”他說(shuō)。
