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小米机器人「全掌触觉仿生手」升级!

小米机器人的全掌触觉仿生手探索。

近期,小米团队针对Xiaomi CyberOne的仿生手展开系列设计升级,核心目标是打造可稳定应用于工厂作业的高性能仿生手,力争将作业成功率提升至接近100%。

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小米机器人「全掌触觉仿生手」升级!

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此次升级围绕体积、自由度、触觉感知、可靠性及散热等关键维度展开,实现了多项核心突破,为机器人的工业落地奠定了坚实基础。

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在仿生手的核心优化中,体积压缩成为重要突破点。在工厂作业达到90%以上成功率的仿生手的基础上,团队将其体积缩减60%,使其尺寸与工人手部完全一致,具体从228mm×105mm×64mm压缩至187mm×88mm×36mm。

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3小时持续作业版本,人手(1米73男性),优化版本(不戴/戴触觉手套)

与此同时,仿生手的自由度显著提升,增加了50%自由度和83%主动自由度。全掌触觉传感器覆盖面积也扩展至8200平方毫米,抓握操作循环寿命突破15万次,新增的仿生汗腺设计更有效强化了主动散热能力。

全掌触觉感知的升级的背后,是对作业痛点的精准解决。

研发过程中,团队面临两大难题:一是视觉遮挡场景下需依赖更全面的触觉感知实现精准掌内操作,却难以找到适配的全掌触觉方案;二是触觉数据采集长期依赖低效的遥操作方式。

针对这一问题,触觉手套成为最优解决方案,不仅能实现指尖、指腹、掌心的全掌触觉覆盖,还可通过人手穿戴直接高效采集操作数据,快速构建大批量操作数据集,同时有效缓解磨损失效问题,降低维护成本。

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为更好复用人手采集的数据,仿生手采用与人手1:1的比例设计,在可达空间、驱动能力、惯量分布及操控响应等方面全面对标人手,最大限度减少仿真与真机之间的差异,降低同构问题带来的影响。

这一仿生构型优化,与体积、自由度的升级形成协同,进一步提升了仿生手的作业适配性。

可靠性与散热问题,是仿生手向人手水平(22-27自由度)迈进过程中的核心阻碍。

在有限的尺寸内集成更多电机,不仅容易导致硬件可靠性不足,还会引发局部过热。此前,仿生手在重复作业不到1万次时,就常出现腱绳、弹簧、套管等部件失效的情况。

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为此,团队通过设计-仿真-测试的持续迭代,针对性提升各零部件的耐久性,经过一年的优化,最终实现15万次以上的抓握循环寿命,同时稳定获取触觉数据。

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可靠性仿真优化

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抓握15万次循环测试(戴触觉手套)

在散热解决方案上,团队除采用常规被动散热方式外,创新引入仿生汗腺设计——借鉴人类汗腺的高效散热原理,利用室温下1mL水蒸发可带走2000焦以上热量的特性,在紧凑的小臂结构中,通过金属3D打印制作液冷循环通道,借助微泵将电机产生的热量转移至蒸发区,实现快速降温。

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实物装机测试及蒸发过程动画演示

实际测试显示,该仿生汗腺系统每分钟可蒸发0.5mL水,能提供约10瓦的主动散热能力,有效解决了重载工况下的过热问题,保障了连续高负载作业的时长。

在应用层面,团队致力于让仿生手呈现类人的作业动作,具备与人手相近的柔顺性、包覆性、可达空间、执行速度及负载能力。

通过采集人手抓握数据,在仿真环境中融合触觉信息,运用模仿及强化学习策略对大量数字零件进行训练,最终生成接近拟人的抓握姿态。

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抓握过程的全掌触觉仿真

目前,团队正基于现有研发基础,在实验室中探索更多基于精细触觉的操作能力。

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小米人形机器人的工业落地进程也正持续推进。今年3月初,雷军公布小米机器人业务最新进展,宣布小米人形机器人已正式进入汽车工厂“实习”,核心场景为汽车工厂自攻螺母上件工站。

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据小米技术官微披露,该机器人在实习中的表现可圈可点,能够连续自主运行3小时,双侧同时安装成功率达90.2%,且满足最快76秒的产线生产节拍要求,成功适配真实工厂的严苛标准。

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此次工厂实习的作业难度不容小觑:机器人需精准抓取自攻螺母,配合滑台输送与自动定位锁定,完成汽车一体化压铸后地板零件的自攻拧紧作业。

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而自攻螺母的花键结构、抓取姿态的不固定性,以及定位销轴的磁吸力干扰,均大幅提升了装配难度。这一成果的取得,离不开三大核心技术的支撑——基于开源通用VLA基座模型Xiaomi-Robotics-0,结合端到端训练、多模态感知与全身运动控制技术,为机器人赋予了稳定高效的作业能力。

具体而言,端到端数据驱动控制与强化学习相结合,让机器人能够快速适配工况,并从实践中持续学习;多模态感知技术融合视觉、触觉等各类信息,有效降低了复杂环境下的误判概率;混合架构的全身运动控制,既保障了作业精度,又提升了极端场景下的稳定性。

尽管表现亮眼,雷军也坦言,机器人从实验室走向工厂存在巨大鸿沟——实验室可容忍多次失败,而真实工厂要求万无一失,目前机器人的表现仍显“笨拙”,但这无疑是极具意义的开端。

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目前,小米机器人的工厂应用仍存在部分瓶颈,作业中仍有失效案例,例如对齐精度不足导致的卡滞、环境干扰引发的安装不到位等,这些都是产业化部署过程中需要重点突破的问题。

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值得关注的是,自攻螺母上件工站只是小米机器人落地的第一步,其在料箱搬运等场景的自主工作已在推进中,更多经典工站的部署验证也在稳步开展。雷军预计,未来5年,将有大批量人形机器人进入小米工厂投入作业,开启智能制造的新阶段。

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