银河通用机器人首次破解手掌任意旋转难题,未来科技大揭秘!

2小时前发布aiwei
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摘要:

灵巧手技术的进步得益于银河通用推出的灵巧手神经动力学模型DexNDM。该模型通过深度训练和关节级建模,实现了灵巧手在多种物体上的稳定旋转和工具操作,克服了Sim2Real的挑战。DexNDM的核心在于其灵活的跨物体操作能力,支持复杂的手–物交互。它采用全自动数据收集和专家到通才的训练流程,显著提升了操作的灵活性和鲁棒性。随着DexNDM的应用,灵巧手正在向真正的工业生产力转变,能够在多场景中实现复杂任务,标志着机器人智能化的进一步发展。

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灵巧手的崛起:从“夹爪”到“能用”的转变

如果灵巧手无法熟练运用工具,那么与咸鱼(夹爪)又有什么区别呢?别急!如今,能够拧螺丝、挥舞锤子,并灵活操控各种工具的灵巧手正悄然来到我们的生活中。这一切的背后,离不开银河通用最新推出的灵巧手神经动力学模型DexNDM的支持。

在DexNDM的加持下,灵巧手的功能实现了质的飞跃。通过对真实数据的深度训练,无需依赖成功示例,DexNDM成功弥合了Sim2Real的鸿沟,首次使通用灵巧手能够稳定地对多种物体进行多姿态、多轴向的旋转操作。这一进展,无疑让我们离流水线和厨房中的智能机器人更近了一步。

DexNDM的核心突破在于实现了手掌任意朝向物体的旋转限制,成功达成了跨物体、跨姿态的稳定手内旋转与工具操作。具体来说,DexNDM能够在极具挑战的手腕姿态下(如手掌朝下或侧向),实现长物体沿长边的连续旋转,以及小物体在多种转轴下的稳定旋转。这一特性使得DexNDM在操作对象上具有极大的灵活性,能够处理从小型物体到复杂结构的多种物品。

那么,DexNDM是如何实现这一突破的呢?关键在于其关节级神经动力学模型(JOINT-WISE NEURAL DYNAMICS MODEL)。与以往整手建模的方式不同,DexNDM将复杂的手–物交互拆解到关节级别,让每个关节独立预测自身的下一状态,从而完成整手的运动预测。这种细致的分解不仅大幅提升了数据利用效率,同时增强了模型在不同物体和姿态下的泛化能力。

为了学习到具有良好泛化性的动力学模型,研究团队开发了一套全自动数据收集策略。在任务无关的随机扰动下,机器人能够自主生成丰富的接触数据,无需人工干预,避免了频繁的“翻车”情况。这使得模型能够在低成本、可扩展的数据上学习到足够丰富的交互动力学。

在策略学习方面,DexNDM采用了“从专家到通才”的训练流程:首先针对不同长宽比与几何复杂度的物体训练多个专家策略,随后将其融合形成一个统一的通用策略,从而实现跨任务、跨形态的稳定操作。仿真与真实环境的测试表明,DexNDM的操作灵活性、鲁棒性与泛化能力得到了显著提升。

更值得一提的是,DexNDM的通用旋转策略被接入了遥操作系统。操作者只需通过VR控制器给出高层指令,DexNDM便能够自主完成手指层面的精细控制。这种方式有效克服了传统遥操作中人手与机械手在自由度、传感和动力学上的不匹配问题。

借助DexNDM,机器人不仅能“抓得稳、放得准”,还能完成复杂的手–物–物交互,实现工具使用与长程装配等任务,真正向“能转能用”的灵巧操作迈进。

在机器人能力的整体框架中,运动能力与操作能力是两个重要的维度。运动能力是我们熟悉的“跑”“跳”“翻”,而操作能力则是指机器人真正“动手干活”的能力,包括抓取、放置、旋转等多种复杂动作。尽管目前许多末端执行器在抓取任务上表现良好,但简单的抓取应用仍然局限于上下料、分拣等场景,未能触及真正的工业级生产力。因此,灵巧操作必须从“能抓能放”迈向“能转能用”,以实现更复杂的动作。

正如机器人先驱Rodney Brooks所言,灵巧操作是通用机器人部署中最艰难的前沿。灵巧手虽然提供了比夹爪更高的自由度,但也带来了成倍的控制难度。马斯克曾强调,人类的手极其精密复杂,若要造出真正通用的人形机器人,必须先解决手的问题。因此,攻克灵巧手的精细操作,尤其是手内旋转与工具使用能力,是实现真正通用灵巧操作的关键。

DexNDM的突破在于同时解决了“旋转”和“使用”两大难题,既能实现高精度的手内旋转,也能灵活处理多种工具的操作任务。这一进展不仅推动了机器人从简单能力向精细操作能力的跨越,也为具身智能的落地奠定了基础。

然而,要实现这一目标并不容易。在拧螺丝等场景中,灵巧手无法像手掌朝上那样依赖重力来稳定物体。因此,模型必须精确控制更多的自由度,以协调姿态、力与接触。许多以往的手内操作方法只能处理特定物体或固定姿态,难以推广至更广泛的场景。

在这样的背景下,DexNDM实现了实质性的飞跃,首次构建了能够跨物体类别、跨姿态任务的通用手内操作策略。这不仅为遥操作系统的数据生成与策略迁移提供了坚实基础,更为灵巧操作的工业化落地奠定了条件。

随着DexNDM的应用,灵巧操作正逐步从机械重复劳动者进化为真正具备操作智慧的“生产力单元”。借助这一底层能力,机器人不再局限于演示性的“抓取放置”,而能够在工业装配、家具组装等多场景中实现可扩展部署,持续提升实际生产力。

在典型的装配任务中,灵巧手的能力已初现端倪:它能够在手内微调螺丝刀的姿态,精准施力,将电路板核心部件固定;在安装音量旋钮时,五指协同稳握,流畅完成大角度旋转;在安装装饰性部件时,灵巧手巧妙调整小锤的握姿,精准敲入铆钉。这些展示不仅体现了从手内旋转到多指协调的全链路灵巧控制,更标志着灵巧操作正在向“使用工具”与“任务理解”迈进。

正如银河通用机器人创始人王鹤所言:“如果大模型提倡的是智能即产品,那么具身智能提倡的就是生产力即产品。”在此背景下,灵巧手与夹爪的区别愈发明显——那就是生产力的实现与提升。

通过DexNDM,我们看到了灵巧手技术的未来,也看到了它在推动智能机器人走向更高维度的巨大潜力。

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