◎ 机器人进工地,先学会用工人的工具
△ 撰文:董志洋
工地已有成熟的工具,机器人要参与施工,先得学会握稳工具、操作开关,并在接触材料时控制动作。
9月3日,逐际动力公布了与ZINOVA的合作进展。
物理AI研发公司ZINOVA使用逐际动力TRON 2双臂具身机器人,联合建筑机器人公司RIC Robotics,围绕数据中心墙板施工完成缩比演示,这也是ZINOVA首次公开展示工具智能。
△ 两套工业臂与双臂组合构型协同调整姿态。
两台机器人配合扶住木料、操作钉枪,组装模板框架,随后参与钢筋铺设与绑扎。演示还包括混凝土布料,以及机器人持长柄工具抹平表面。
工具和材料换了几轮,操作也从定位、紧固延伸到连续的表面处理。
承担主要施工操作的机器人采用了特殊构型:TRON 2双臂模块安装在大型工业机械臂末端,工业臂带着它抬升、转向,双臂再靠近材料使用工具。此外,ZINOVA还展示了轮足形态TRON 2运送工具的场景。
逐际动力提供可组合的本体和开发支持,行业团队按施工要求调整形态、开发工具操作。熟悉施工的团队负责工具适配和工序开发,逐际动力则为他们提供机器人及配套接口。
01.
现成工具成为作业入口
模板组装从固定木料开始。
演示中,一台机器人扶住木板,另一台把钉枪送到连接处,两者配合完成木框拼合固定。另一段钻孔演示中,机器人固定板材,再让电钻接近加工位置。
△ 一台机器人扶住木板,另一台持钉枪完成连接处的操作。
扶住材料和使用工具需要配合,木料的位置决定钉枪从哪里接近,连接处对齐后才便于紧固。
机器人既要处理物体的位置,也要安排两侧动作,避免材料在操作过程中偏离预定位置。
钢筋作业又换了一套动作。
机器人协同拾取、搬运钢筋,在多层支架上完成铺设;绑扎时,将工具送至钢筋交叉点。
△ 双机协同拾取钢筋,移动至模板区域并铺设。
△ 绑扎工具对准钢筋交点,完成操作后抬起。
演示还展示了混凝土经布料设备进入模板,两台机器人随后握持长柄工具处理表面。
钉接、绑扎与抹平的工作方法不同,机器人却可以复用现有工具的作业能力。
钉枪负责紧固,绑扎工具处理交点,机器人负责把工具拿稳、送到位置并控制操作。研发重点也随之集中到握持、对位和接触反馈上。
ZINOVA将这项研究称为“工具智能”,从抓取、感知和构型三个方面展开。
ZINOVA创始人徐子悠在介绍中指出,施工中的许多电动工具采用枪式外形,机器人需要先抓住工具,再扣动扳机执行操作。
团队从具备抓取能力的末端起步,将工具固定在机器人末端,并处理扳机控制。演示中可见工具周围增加的连接与夹持结构,以及机器人双臂调整工具姿态的过程。
△ 工具与机器人末端的夹持、连接结构。
为获取作业中的接触信息,ZINOVA研发了TEISI工具具身交互感知接口,采集工具与环境交互时的力、扭矩、振动和阻力等数据。
徐子悠解释,工具装到机器人上之后,还需要获得机器人使用工具时感受到的反馈。
这些信息与施工动作直接相关。
钻孔要让钻头接近并进入材料;绑扎需要工具对准交点;抹平则让工具沿表面持续移动。
开发者既要观察工具的位置,也要分析接触过程中的受力变化,为动作控制和模型训练提供依据。
ZINOVA CEO Ryan Cox用一句话概括其研发取向:“A robot without a job is just a toy.”即“没有工作可做的机器人,只是一个玩具”。他希望机器人减轻施工人员的体力负担,延长他们从事这份工作的年限。
ZINOVA把建筑选为首个验证方向,考虑了熟练工人短缺、现有工具基础,以及施工现场难以标准化的特点。
不同项目的材料规格、环境和工序要求存在差异,团队希望在实际操作中研究机器人对这些变化的适应。
02.
施工任务改变机器人形态
工具用在什么位置,会影响机器人的结构选择。固定位置钻孔,与在一片钢筋区域内连续操作,对作业范围的要求不同。机器人从地面模板转向竖直板材,也需要改变身体姿态和工具接近的方向。
ZINOVA采用的组合,把TRON 2双臂模块装到KUKA大型工业机械臂上。工业臂调整双臂模块的位置和朝向,双臂负责操作工具。演示中,它可以俯身接近木框,也可以转向竖直板材工作。
工业机械臂扩大整体作业范围,双臂保留同时处理工具和材料的能力。
开发者把大范围移动交给工业臂,再用双臂完成靠近材料后的操作,从结构上分开处理两类需求。
徐子悠介绍构型时,强调在正确的时间把工具送到正确的位置。他解释,机器人保留双臂,是因为工作需要两只手;设置头部,是因为需要安装相机。
换句话说,外形服务于这些实际用途。
徐子悠称,这一组合构型的可达范围为15至30英尺。相应演示中,大型工业机械臂将双臂模块抬起,改变其高度和朝向;另一组镜头则让模块接近地面,操作钉枪固定木料。
△ 大型工业臂带动双臂模块抬升、转向。
ZINOVA还在不同空间验证工具操作。
除室内地面模板,演示中还有半室外板材加工:人员扶住竖直板材,机器人从侧面靠近作业。
△ 人员扶住竖直板材,机器人从侧面作业并调整姿态。
另一段画面中,机器人手持喷涂工具沿竖直表面移动,展示了不同工具所需的操作姿态。
逐际动力的模块化设计为这些调整提供了基础。
TRON 2支持换装工具、与不同底座组合,开发者可以使用硬件转接件进行适配;轮足运送工具和工业臂承载双臂,展示了同一平台的不同组合方式。
△ 轮足形态的TRON 2运送工具。
客户可以保留双臂和已有开发基础,根据任务改变承载方式。
对于本体厂商,这类设计将一部分构型选择交给了行业开发者:施工人员熟悉作业空间,应用团队再决定机器人从哪个方向接近、需要多大的活动范围。
模块化也使行业团队能够分开验证不同问题。
工具握持与触发可以围绕双臂开发,作业高度和方向则通过组合构型调整。这种开发方式保留了已有双臂平台,也给工具智能的研究留出了适配不同任务的空间。
此外,两套组合构型还需要共同工作。
演示包含协同定位木料、搬运钢筋和双机抹平,ZINOVA在介绍双机协同时强调了同步控制与实时碰撞监测。
长柄工具处理混凝土的镜头中,两台机器人分别从不同位置接近作业区域。
△ 两台机器人握持长柄工具,协同抹平混凝土表面。
03.
行业经验进入机器人开发
建筑应用的开发,需要把施工方法拆成机器人能够执行的操作。
固定材料、安排工具的接近方向、衔接前后工序,都要结合实际任务设计。行业团队对工作方法的理解,会直接影响机器人应用的开发内容。
这次合作中,逐际动力提供TRON 2及配套开发支持,ZINOVA重点研发工具智能,RIC Robotics作为建筑机器人公司参与验证。
逐际动力面向行业开发者提供机器人硬件、开发工具和模型训练三类平台能力。
SDK、遥操作接口与硬件转接件等配套,使合作方可以在已有机器人上继续开发应用,将资源集中到工具和行业任务上。
这些配套分别涉及软件调用、人的操作输入和硬件连接。
客户装上工具之后,需要接入自己的控制程序,研究材料定位和工具使用,再将操作过程用于后续训练。
接口和开发工具是否便于使用,会影响行业团队开展这些工作的难度。
徐子悠说:“TRON 2提供的模块化、可扩展能力,让我们能够将更多精力聚焦于工具智能与行业任务本身,并快速验证不同构型和应用的可能性。”
△ ZINOVA创始人徐子悠
值得一提的是,方案也将人机协同纳入操作过程。
TRON 2支持遥操作,操作员在关键节点参与,系统积累机器人与工具的运动、操作、接触感知及环境交互数据,为后续自主能力开发和模型训练提供基础。
操作员可以把对工具和工序的判断带入实际作业,团队通过遥操作试验接近材料、固定和使用工具的方法,再结合记录下来的机器人与工具状态分析,为后续训练积累操作经验。
工具反馈与遥操作记录也有不同用途:前者提供接触过程的信息,后者保留人的操作输入。
开发者可以结合两类信息研究动作与环境之间的关系,逐步积累面向特定工具和任务的训练材料。
逐际动力联合创始人庞博表示:“ZINOVA对建筑行业的深刻理解,以及他们在工具智能方向上的专注与创新,正是具身智能真正落地应用必不可少的生态力量。”他希望通过TRON 2这样的通用平台,让行业团队更高效地完成验证和迭代。
建筑中的模板组装、铺筋、绑扎和表面处理需要前后配合,采用的工具也不相同,行业团队可以围绕这些工序扩展应用,在已有平台上逐项验证。逐际动力提供的开发支持,需要覆盖客户调整工具和构型时的实际需求。
ZINOVA计划将工具智能逐步用于制造、能源和基础设施等领域,它希望同一套工具智能能够用于不同形态的机器人。而逐际动力则继续通过通用平台与行业团队合作,探索更多应用。
04.
写在最后
本体厂商拓展应用,可以借助行业团队持续开发,某种工具适配完成后,客户还可以围绕它研究后续工序,让已有硬件多承担一项工作。
机器人的用途有机会随着开发增加,已有的工具适配和控制开发也能继续使用。
对通用机器人平台来说,交付时具备的能力与客户后续能够开发的能力,都有商业价值。
让熟悉工艺的人参与开发,已有机器人才可能随着工具和任务的增加,持续扩大用途。
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