钢铁侠科技：为机器人安上一颗“中国心”

　　【本报记者孙永剑】在崎岖不平的山地，身长90厘米、宽65厘米，自身重量45公斤的六足机器狗，驮着10公斤以上物资，爬坡、下坡、平移，灵巧地运动着。在普通写字楼里，身高137厘米，体重50公斤的双足仿人机器人，平稳地行走、上下楼梯……这些十多年前还充满科幻色彩的场景，如今已真实发生在我们身边。

　　日前，在北京钢铁侠科技有限公司（以下简称“钢铁侠科技”）的工作人员向记者展示他们在仿人机器人研发方面的最新成果。该公司项目经理任美霞告诉记者，从2015年成立至今，钢铁侠科技已成功研发五代双足大仿人机器人ARTROBOT，提出机器人“运动脑”概念和设计架构，深入研究机器人智能和控制技术，持续开发机器人操作系统ROS。

　　攻关：打造机器人“运动脑”

　　机器人运动脑，是指依据机器人形态，结合正逆向运动学、动力学和人工智能技术，使机器人具备自主运动能力的决策系统。人的运动由小脑负责掌握平衡，大脑的一部分负责运动的决策。机器人的运动脑相当于人的小脑和大脑中负责运动控制的部分紧密结合构成的功能体。运动脑的实现需要大量的条件反射、神经中枢和通信系统。由此可见，机器人运动脑技术是典型的多学科交叉关键技术，是脑科学、生物医学、力学、机器人学和人工智能技术的交叉领域。综合比较世界上所有的智能机器人产品，可以看到机器人运动脑是机器人走向实用化的必经之路。

　　“随着国内高新技术不断发展与突破，相信用不了几年时间，拥有‘中国心’的双足大仿人机器人就会出现在大众视野中。”任美霞说。据了解，该公司已获得“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，被评为北京市“专精特新”中小企业。目前，该公司参与制定6项机器人国家标准，已经公布实施。

　　记者采访了解到，目前，仿人机器人分为轮式和足式，钢铁侠科技主要从事后者研发。“相对于前者，后者设计更为复杂，技术标准更高，也更为尖端。”任美霞介绍，尤其下肢，其双足基线行走、下蹲和扭动，包括爬楼梯做一些灵活的机动性动作，难度相当大。

　　为此，技术人员专门设计制作一款机器人步态行走控制器，主要解决机器人行走过程中的扭矩、负重、平衡、速度控制等问题，使机器人行走平稳。

　　不过，跑和跳目前还难以完成，主要问题在于，由于系统稳定性问题尚未得到很好解决，机器人栽倒的风险比较大。另外，这两种动作带来的能源消耗也相当大，在实验室环境下，哪怕轻轻一跳，都会消耗大约5％电量。人们在网络上看到的波士顿机器人跳跃的视频，采用的是液压控制，而非电控。

　　愿景：“走进寻常百姓家”

　　仿人机器人能否走进生活、走进寻常百姓家，这是个普遍关心的问题。

　　“从长远看，这是所有仿人机器人设计师共同向往并为之而努力的。”任美霞表示，但就目前而言，这一目标的实现还受限于几个条件，首先是能源问题，单靠电池充电，无法支持其长时间持续运动所需电量。其次，其使用的铝合金、钛合金、碳钢等，以及未来将使用的人工智能肌肉材料，其成本都相当昂贵，尤其是，仿人机器人的研发成本，每台基本上都在四五百万元左右，这些费用一旦摊在每一件产品上，非普通家庭所能承受。

　　“如果能够解决这两大瓶颈问题，仿人机器人才有可能制作成消费级产品。”任美霞表示。

　　而最重要的是，要想让仿人机器人进入百姓生活，必须让其“学”会自如行走，并能运用灵活的上肢与人类发生交互，任美霞对此深有感触。

　　就以六足机器狗来说，看似简单一致的六条腿，其实每条腿都是一个单独子系统，都要经历从设计、制造到安装的单独过程，绝非简单复制。而这六条腿也都要服从于“运动脑”的统一指挥。但这一成果目前还主要应用于军事和尖端领域。

　　“能够让六条腿既能协调一致，又能单独应对复杂地形的变化，在这个过程中，研发人员需要攻克成千上万个技术难关，有时，压力令大家成宿难以入睡。”她说。

　　而仿人机器人上半身设计制造相对容易，其功能主要涉及手臂摆动、语音交互、人机对话，以及运用双臂搬运物品等。目前，钢铁侠科技生产的仿人机器人，双臂承重能力为十几公斤。任美霞表示，机器人承重能力与制造材料有关。目前所使用的是碳钢材、铝合金、钛合金等，未来使用人工智能肌肉材料，会使机器人承重能力得到很大提升。

　　记者获悉，目前，我国人工智能肌肉材料研发已取得重大突破，这类材料在外界激励下可做出主动响应，使能量转换效率更高，克服了传统人工肌肉存在的局限性，使其不仅可以收缩而且能够身长，同时提高做功效率与能量密度，解决了人工肌肉驱动性能的电容依赖性问题。

　　破题：构建成熟业务模式

　　如果说，研发过程中遇到的技术难题，足以让科研人员备受折磨，那么，研发所需资金更是一度压得人喘不过气。2015年公司成立时，启动资金数百万元全部是老板个人出资。之后又引入风险投资3500多万元。“在这种情况下，公司急需构建成熟的盈利模式。”任美霞说。

　　谈到钢铁侠科技的业务发展，任美霞表示，公司最早业务布局在教育板块，目前全国已经超过500多所大学与钢铁侠科技开展合作，通过和学校共建实验室，协同育人等方式，帮助学校提高在机器人相关专业的教学水平。今年，公司通过协办中国机器人及人工智能大赛等比赛，迎来了新的业务增长点，预测今年教育板块营业额可以达到数千万元。

　　另外，在农业板块，公司2022年已经和中国建材取得合作，与该公司旗下的一个农业公司签了三年7.7亿元的产品研发框架协议，今年5月份实现了农业巡检机器人，采摘、码垛机器人的批量交付，预计农业板块年营业额也将突破5000万元。

　　经过技术不断迭代，2022年，钢铁侠科技决定进入军工领域，主推虚拟现实软硬件和特种机器人产品，公司陆续跟中国兵器工业集团、航天科技集团、军事科学院、西部战区、北部战区、空军指挥学院等单位产生合作，军工板块业绩预计也将突破数千万元。

　　三个板块加在一起，今年营业额预计实现过亿元。

　　另外，钢铁侠科技已建立专门的采购部门对接产业上游供应链，连续多年获得ISO9001质量管理体系认证。每一个零部件选型、组装、测试都严格按照客户要求来执行，在市场销售、产品交付及售后管理方面，该公司积极采用数字化软件辅助指导，每一个环节都有相应的管理机制，确保每一个项目、每一个产品都能顺利地交付到客户的手中。

　　“我们以人形机器人为技术源头，不断输出衍生品，扩大行业应用范围。”钢铁侠科技董事长张锐表示，随着公司研发积累和资源积累，钢铁侠科技会把更多的好技术、好产品带给千家万户、带入各行各业。

（编辑 李海潮）