硅谷钢铁侠进军仿人机器人 北京钢铁侠迎来风口时代

这种仿人机器人,属于双足大仿人机器人,即身高在1.3m以上、双腿可以行走、形态仿人的机器人。这类机器人,是各种机器人中技术难度最大的一类,具有旋转自由度异常丰富、对平衡能力要求极高、能够完成多种非固定任务、适应人类生活环境的特点,可以成为人类助手,用于生活、生产、军事、太空探索等多个方面。

在2021年8月举行的特斯拉“人工智能日(AI Day)”上,CEO马斯克称正在研发“特斯拉人形机器人(Tesla Bot)”,并公布了第一款产品擎天柱(Optimus)的三维渲染图。根据6月3日最新消息,特斯拉将在今年9月30日第二届“人工智能日”上发布仿人机器人原型产品,计划2023年开始批量生产。

通过公开资料了解,特斯拉仿人机器人计划采用电机方式驱动,机身采用轻量化材料,外形接近人类,其设计身高约为173公分,重约56公斤,具有40个自由度(每条胳膊6个,脖子2个,躯干2个,每只手6个,每条腿6个)。有较好的平衡能力,行走更加自然,可以实现8km/h速度运动。可以实现搬运功能,最多可提约20公斤的物品,手臂伸展举力约4.5公斤。

俄罗斯研制的第一代机器人航天员Skybot F-850(Fedor)于2019年8月搭乘“联盟MS-14”飞船到达国际空间站,在轨完成了电缆截断、电连接器插拔等测试任务,于2019年9月返回地球。在灵巧操作、VR人机交互等技术方面取得诸多进展。第二代机器人航天员计划2024年发射,将开展舱外作业任务。

Valkyrie,是美国航空航天局(NASA)研发的一款仿人机器人,目前还在研发调试状态。机器人高1.9米,重125公斤。“女武神”胸前有一个类似钢铁侠的指示灯,四肢和腰部都有很不错的灵活度。Valkyrie配备了声纳和激光雷达,头部、手部、腹部和腿部也都有传感器。腿部的摄像头也能够帮助机器人从多个角度进行环境观察。

国内持续研发时间最长的单位北京理工大学、中国第一家从事双足大仿人机器人研发的公司北京钢铁侠科技有限公司,均是国内仿人机器人研发优势单位。

北京钢铁侠科技有限公司,成立于2015年9月,建有中国人工智能学会荣誉理事长李德毅院士专家工作站,是中国第一家从事双足大仿人机器人研发和推广的公司,是国家高新技术企业、中关村瞪羚企业、专精特新企业、北京市知识产权示范单位。

从成立至今,钢铁侠科技已经成功研发五代双足大仿人机器人ART,提出了机器人“运动脑”概念和设计架构,深入研究机器人感知和控制技术,持续开发机器人操作系统ROS,取得了明显的成果,获得“中国商用机器人最佳品牌”“最佳技术创新奖”“中国最佳特种机器人”“国家服务机器人示范单位”“技术突破示范单位”等荣誉。

经过六年多的发展,钢铁侠科技依托机器人“运动脑”技术,研发了多种轮式、腿式机器人,把人工智能和机器人技术结合起来,牵头制定了6项机器人领域国家标准,创始人张锐成为全国仿生学标准化技术委员会第一任委员,入选教授级高级工程师、中关村高聚工程领军人才、北京市有突出贡献的科学技术人才等人才项目,在高校教育、特种和工业领域展开移动型机器人应用。

钢铁侠科技的仿人机器人研发历程,大致分为三个阶段:2015-2017年,主要研究机械结构、步态算法、电气组成,在机器人系统集成方面获得突破,两年研发了三代机器人产品,多位国家领导人先后考察过钢铁侠科技的双足大仿人机器人;2018-2020年,主要提高机器人速度等性能指标和可靠性,又研发了两代机器人;2021-今,钢铁侠科技根据客户需要,针对具体场景、面向具体任务研发仿人机器人,先后承担了两项重要型号任务。

在科研项目方面,钢铁侠科技承担了北京市科委重大专项“机器人高算力低功耗步态控制器研制”“高抗扰性目标检测检测技术及应用”,分别解决了仿人机器人控制器和目标检测的难题。作为纯内资的民族企业,钢铁侠科技成为中国唯一一家有资格、有能力承担国家重要任务的双足大仿人机器人研发企业。

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现实版“钢铁侠”:重新行走并不遥远

现实版的“钢铁侠”,或许并不像漫画和电影里那样拥有惊人的力量,但对于截瘫、偏瘫、脑瘫患者来说,帅梅和她的研究团队,没准比超级英雄更“超级英雄”。他们研制的设备,能在一定程度上帮助那些下肢运动功能障碍人士重新站起来。

帅梅是北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心博士生导师、研究员,也是北航外骨骼实验室的主任。她与团队一同研发的我国第一个外骨骼机器人,是科技部“十二五”支撑计划、国家自然科学基金、北京市重大科技计划的成果转化项目。

作为我国康复机器人持续原创研发者,这个团队研发的外骨骼机器人,被选为2022年北京冬季残奥会火炬传递及火炬汇集代表,在全世界面前展示了中国科技给残障人士生活带来的改变。

帅梅对中青报·中青网记者说,未来的机械外骨骼,也许还会造福更多的人,发挥更重要的作用。

位于北京经济技术开发区经海三路139号的阳光大艾肢体残疾人士康复中心,看起来并不像研究基地或工厂,而更像是一个疗养院。

3月22日,春分刚过,仍感料峭。几位不良于行的患者,“嵌”在大大小小款式不同的外骨骼康复训练机器人当中,装有传感器的机械腿绑缚使用者的下肢,他们在工作人员的帮助下,一步一步,向前行走。

他们是来这里做康复训练的,需要在训练场地不间断地行走,达到“复健”目的。

她穿行在训练场地,眼前的使用者,有因为训练意外而失去胸以下部位所有知觉的运动员,也有无法控制好下肢、走路步态“不正规”的脑瘫儿童。

帅梅跟每个使用者打招呼,询问他们这一次的康复体验。这位机器人领域的工学教授,眼下看起来,倒更像是一位医生。

“我们确实还需要再学很多医学的东西,幸好我们很快就了解了相关领域需要的医学知识,还得到了北京积水潭医院、国家康复辅具研究中心等单位医学专家的帮助指点。”帅梅说。

比起“写论文”,她对亲自动手、“做一些对人类有益的产品”更感兴趣。她最早研制的,是一个行走在崎岖不平路面的仿人机器人。他们把障碍物撒到地上去,各种大小,不同高低,凹凸不平,机器人在上面自行判断复杂情况完成行走。用帅梅的话说,要是机器人判断不了复杂路面,它的实用性“基本上就没有了”。

2006年之后,帅梅先是任职于北京航空航天大学自动化学院,目前是北航生物与医学工程学院的研究员。

“中国是人口大国,老龄化问题比较突出,对于健康的需求越来越大,所以我们想在这方面发力。”她和团队开始关注到了健康领域。

自此,帅梅一头扎进了对外骨骼机器人的研究当中。她的一位研究仿人机器人的博士研究生总跟她念叨,说“老师,咱们要是早就研究外骨骼机器人就好了”,帅梅笑着回忆,那位学生“反复念叨了几十遍”。

他们都觉得,外骨骼机器人是一个马上就能为民众带来福利的产品,比起之前的崎岖不平路面机器人,“对社会的贡献会更大一点”。

不过帅梅也觉得,早期的研究还是有意义的,毕竟要是没有前期研究的基础,后续的研究就等于是从头开始,会更加艰难。

帅梅说,研发团队目前拥有5个系列9款不同的外骨骼机器人产品,训练超百万人次。

研究团队的攻坚过程历时10余年,至今仍在做进一步研发。实验室里,时不时会有凌晨3点测试的场面。

“搞科研就是这样,到了关键时刻,是停不下来的,就必须得往前走。”帅梅开玩笑地提到,积水潭医院的一位主任,经常被她半夜的电话吵醒。

作为工科人,帅梅见过无数的同行,他们身上都有个共同的特点,就是“看着傻乎乎的”。

“走到你跟前突然一翻眼睛,看你一眼,然后自己就走过去了,不跟你打招呼,因为他根本就没看见人,这是工科人在思考问题。”她笑着说。

她自己也经常处于这个状态,在这种状态下攻克了无数个技术难关。每当解决掉一个卡住团队的技术问题,他们都“特别有成就感”。

截至目前,团队拿到了2021年中国产学研合作创新与促进奖产学研创新成果一等奖,在国际上,获得过英国皇室“龙门创将”全球创新创业大赛中国冠军、全球亚军。

据帅梅回忆,北美康复工程与辅助器具协会主席有一年来中国参加展会,在他们的展台上站了一个多小时。

美国医学科学院外籍院士、中国康复医学领头人励建安教授有过这样一个评价:对于失去站立或行走功能、或行走功能减弱的截瘫、偏瘫、脑瘫、老年人等,外骨骼机器人具有过去无法实现的效果。

“还可以帮助使用者重塑行走的蹲伏步态。”帅梅提到一位脑瘫人士,那是一个被称为小安琪的女孩。

在穿戴外骨骼机器人进行几天康复训练之后,小安琪专门走到一位研究人员的面前,对她说,“姐姐,我这15年活得不如这5天”。

“孩子的大脑还在发育中,还有机会去改善。”帅梅感慨。在最初的设计中,她“还真没想过可以适用于脑瘫孩子”。

她还记得,第一位使用她研发的外骨骼机器人的,是一位脊髓损伤者。在穿上外骨骼设备之前,对方已经14年无法行走了。通过医院的介绍,这位患者被送到了帅梅面前。

那是在北航的一间实验室里,不到十米的距离,这位患者终于挪动了十几年没有抬起的双腿,在可穿戴设备的帮助下,一步一步,走完了这段路。

“历史性的一步啊!”帅梅翻出当年用手机录制的视频,一边看一边感慨,“他走的汗都出来了,我也看的汗都出来了。”

“今天怎么样?”帅梅迅速跟对方讨论了起来,那位父亲随口提到,孩子在训练过程中“睡着了”。

等帅梅回到休息区,转身叫住帮那位孩子训练的工作人员,她叮嘱道,“下回不能让他睡着了”。

十几平方米的休息区,几个年轻人或站或立,其中一位20岁出头的年轻人,已经能脱离外骨骼机器人直接行走了。用帅梅的话说,原先“这孩子像纸片人一般,可瘦了”,如今胳膊上腿上有肉了,整个人都“变帅了”。

这其中,有的使用者因为不能动,患有骨质疏松,身体状况非常差,甚至出现肌肉萎缩,相比于正常人甚至老年人都差很多。

中枢神经损伤的治疗,在医学上一直是难题。在外骨骼机器人的帮助下,穿戴使用者通过训练,用设定的仿生行走步态,在真实地面行走。这能够促进运动功能恢复,调动穿戴使用者全身的关节肌肉运动,增强肌力、躯干控制能力、平衡和协调运动能力,同时也能增进神经系统的协调性。

在北京冬残奥会火炬接力火种汇集仪式现场,一个名叫邵海朋的人格外显眼。他曾因高空坠落导致截瘫,双下肢失去行走功能。如今,银色和红色的智能装置支撑着他迈开双腿,实现了传递火炬的梦想。

邵海朋还参加过“科技助残”穿越“一带一路”机器人行走马拉松公益挑战赛,穿戴着外骨骼机器,历时9天,走完42.195公里的全程马拉松,创造了该项目的世界纪录。

来自湖南的90后女孩杨淑亭因车祸高位截瘫,作为冬残奥火炬手出现在冬残奥会火炬传递过程中。在这之前,她用5个月进行了适配训练,学习掌握下肢助力外骨骼设备。

据帅梅介绍,冬残奥会上出现的其中一款,是最新的人工智能外骨骼机器人,基于传感网络和人工智能控制算法,能自动感知穿戴者的主观行动意愿,辅助其“随心而动”,实现快走、慢走任意切换,甚至还能上下楼梯、上下坡。

这一外骨骼机器人,主要用于行走能力有一定障碍但并未完全丧失行走能力的残疾人,可以增强使用者肌肉的剩余力量,帮助身体恢复机能。帅梅也提到,针对完全失去行走能力的残疾人,团队开发出了被动式的智能外骨骼机器人。

降低成本是这个团队的下一步研究方向之一。帅梅曾得到过机会,向政府领导介绍外骨骼机器人,在听完功能和效果的介绍之后,领导迅速问了一个重要问题:“多少钱?”

校园“钢铁侠”变形记

个头不足1.6米、体重不到90斤的段继豪是同学们口中的“钢铁侠”。从小,他经历了15次手术,身体内被打入22根钢钉,左右腿相差8厘米。然而,这些却无法阻挡他志愿服务的脚步。自高中起,段继豪参与了上百场志愿活动,累计志愿服务近2000小时,并且获评“中国大学生自强之星”。

今年21岁的段继豪出生在河南滑县一个退役军人家庭。2001年夏天,刚出生不久的他被诊断出脊膜膨出等疾病,医生一度断言他这辈子都离不开拐杖。

段继豪的记忆里,充斥着漫长的手术和痛苦的恢复。“手术后连睡觉都不能随意翻身,背后全是钉子。”每次父母心疼地问他要不要继续治疗时,段继豪却总是拼命点头。

每次手术后,段继豪都需要卧床休养1个月。为了让他摆脱拐杖的“魔咒”,妈妈会逼着他下地锻炼。

每次少则两万元、多则15万元的手术费,让这个本就不宽裕的家庭生活更加艰难。段继豪的父亲拒绝了社会的捐助,靠着亲戚借款、银行贷款支付高昂的治疗费用。年过花甲的爷爷为了给他凑治疗费,重新蹬上三轮车到乡里售卖水果。

小学时,段继豪羡慕同龄人能自由奔跑,他只能靠着墙缓慢挪行。因为腿部神经发育不全,他的腿常常突然使不上劲,然后整个人重重摔倒在地。

但他始终记得外公给他讲的“麦子精神”。滑县当地人有一个习惯,在麦子长成之前要先拍打一遍,再让倒伏的麦子自行长直,这样麦子能长得更加坚挺,不容易被大风刮倒,还能收获更饱满的颗粒。

14岁那年,来自香港的义工向段继豪伸出了援助之手,为他提供了三关节融合术手术机会,并帮他联系医院、确定手术方案。这次手术后,段继豪腿部状况基本稳定下来。

手术结束后,段继豪必须靠护具来支撑脊椎。酷热的夏天,他先穿一件短袖,然后套上厚重的塑料护具,再穿一件短袖。不一会儿,内层的短袖就被汗水浸湿,他的上身也渐渐被护具磨出厚厚的茧子。

段继豪时常回忆起初中手术后返回校园的情景。当时他曾担心融入不了班级,可走进教室后,他发现班主任给他留出了最方便进出的位置,班上的同学也对他报以善意的微笑。“是老师提前给大家介绍了我的情况,让我可以快速融入这个大家庭。”

老师还带他尝试打乒乓球,那是他第一次体会到运动的快乐,打乒乓球也成了他保持到现在的爱好。

“原来一个小小的举动就可以温暖别人”,那一刻起,段继豪萌生出一个心愿,“一路走来,我接受的帮助太多了,是周围的人用心温暖了我,我也想把这份爱传递下去。”

高一开始,段继豪就热衷公益志愿活动。筹办学校元旦晚会、组织校外研学旅行、组织扫墓祭祀……高中期间,他先后获得“中国环境报社优秀志愿者”、“滑县优秀共青团员”、学校“优秀团干”等荣誉。

身体的疾病并没有阻止段继豪追求知识的脚步。“虽然我走得慢,但只要我付出比常人多几倍的努力,同样可以到达目的地。”一边对抗病魔,一边汲取知识,段继豪成为很多同学记忆里“总是教室里走得最晚的那个男孩”。

2020年9月,段继豪考入武汉生物工程学院计算机与信息工程学院。如今大二的他,成绩一直名列前茅,还担任了班里的团支书。

“第一次看见这个瘦弱的男孩,大家都会被他的笑容所感染,好像没有什么事情可以影响他的心情。”周围的同学很难想象,眼前的这个男孩靠22根钢钉支撑着身体。课间他一瘸一拐地穿越人群,从他的眼神里没有读到一点自卑,在众人的目光中,他只专注走自己的路。

“小豪总是早上6点多就起床,轻声洗漱后出门。”室友黄国海说,段继豪的勤奋、认真和热心常常让自己觉得自愧不如,“他有时晚上10点多才回来,手里还拎着没吃的晚饭,但总是先扫地拖地后才忙活自己的事。”

刚进入大学,段继豪就加入学校的公益志愿服务组织“一缕阳光爱心接力社”。他从学校400多名报名者中脱颖而出,成为11人支教团队的一员,顺利加入“大别山支教”公益项目,在培训近10个月后前往黄冈市蕲春县狮子镇圆襟冲小学开展为期32天的支教。

在一同支教的容嘉静眼里,段继豪是个不折不扣的“钢铁侠”,“有时候他照顾自己都有困难,却总想着帮助别人。上帝给他关上了一扇门,但他通过自己的积极乐观打开了好几扇窗”。

每个家访的周末,段继豪早上6点多就出现在厨房,承包团队10多人的一日三餐。大别山区的夏天异常炎热,砍柴、切菜、生火、翻炒,他的衣服湿了一遍又一遍。

在走访中,段继豪注意到一个上四年级的男孩,100以内的加减法都算不清,父母在外打工,姐姐初一便辍学在家。

段继豪每周都要在崎岖的山路上蹒跚送教上门,引导他和姐姐坚持学习,还联系孩子的父母,劝导他们重视孩子的教育。

段继豪从大一开始接触吉他,现在是学校有300名会员的吉他协会会长。在学校的学生乐坊内,常常能看到段继豪抱着吉他,专注地给“萌新”会员当小教师。同学们练累了,他还会表演一段小魔术活跃气氛。很少有人知道,他的右腿僵硬绷直,必须用另一条腿稍微弯曲维持身体平衡。

而走在校园创业路上,在学校的扶持下,他的第二个创业项目——炒酸奶店短短两个月时间已经开始小有盈利,好的时候一天有近千元的进账。

“上天让你和别人不一样,是为了让你收获和别人不一样的东西。”对段继豪而言,人生的不圆满总会以另一种方式回归。他始终相信“越努力越幸运”这句话,他想通过自己的努力,未来回到家乡自主创业,用自己的点滴力量,回报那些帮助他“奔跑”的人。

钢铁侠葬礼大部分人很悲伤只有局长很淡定难道托尼还活着?

在前段时间的时候,相信许多漫威的影迷们都去看过了复联四这部电影吧,在这部电影里面,许多超级英雄们也为了拯救回地球上被灭霸打响指消灭的另外一半人而努力着,当然在最后的时候,钢铁侠也牺牲自我打响响指,在钢铁侠的葬礼上也是让人看上去非常悲伤的。

我们都知道漫威系列的第1部电影是从钢铁侠一开始的,钢铁侠也是漫威系列电影当中的老人物了,而且钢铁侠虽然是一个凡人,却能够造出这样的武器,也让人非常的佩服,最后他也选择牺牲自我,选择拯救其他人,尤其是听到最后那句,我就是钢铁侠,许多人都纷纷泪目了。

在钢铁侠的葬礼上,有许多超级英雄他们也是非常悲伤的,能够看到有些人在颜面的掩饰自己的悲伤,而有些人看上去非常的伤心,但是镜头再转到神盾局局长的时候,却发现他是非常淡定的,这个表情在之前的复联一当中钢铁侠扛起导弹死而复活之后的表情非常的相似。

所以许多人在看到神盾局局长非常淡定的表情之后,也在想钢铁侠托尼是不是也还活着呢?是不是为以后的漫威电影埋下了一个伏笔呢?你们对于这件事情有什么看法,欢迎在下方留言评论。