界面新聞記者 | 劉素楠
界面新聞編輯 | 彭朋
未來，人形機(jī)器人的運(yùn)動功能研發(fā)周期，有望從數(shù)月縮短至數(shù)天，研發(fā)門檻也將一降再降。
2025年3月21日，作為國家級戰(zhàn)略科技力量的重要部署，國家地方共建人形機(jī)器人創(chuàng)新中心（下稱“國地中心”）聯(lián)合上海大學(xué)、清華大學(xué)，共同發(fā)布具身智能仿真平臺——“格物"。
“我們制作的是一個通用的智能運(yùn)動底座，讓機(jī)器人具備基本功能，其特點(diǎn)是簡單易用，大幅降低了研發(fā)門檻，希望普通人甚至中小學(xué)生都能快速上手我們的平臺。”上海大學(xué)副教授葉林奇對界面新聞表示。
“格物”平臺的核心技術(shù)突破，在于集成了通用強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架與模型自動化適配技術(shù)，一套代碼可覆蓋百余款機(jī)器人，新機(jī)器人導(dǎo)入即訓(xùn)練，無需重新編程。
國地中心首席科學(xué)家江磊強(qiáng)調(diào)，“格物”具身智能仿真平臺是連接數(shù)字世界和物理世界的關(guān)鍵工具，特別是在推動人形機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步方面。通過仿真平臺，開發(fā)者能夠更高效地進(jìn)行機(jī)器人開發(fā)和訓(xùn)練，降低研發(fā)成本，從而加速人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。
當(dāng)前，不少人形機(jī)器人具備驚艷的運(yùn)動功能。“宇樹機(jī)器人已經(jīng)學(xué)會了各種復(fù)雜的擬人化動作，比如功夫和舞蹈，它主要通過采集人類數(shù)據(jù)、模仿學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)，這代表了一種新的機(jī)器人的學(xué)習(xí)主義范式。”葉林奇說，具身智能將賦予機(jī)器人如同人類一樣的感知、學(xué)習(xí)和環(huán)境交互能力。
人形機(jī)器人要學(xué)會走跑跳等運(yùn)動，總共分幾步？
據(jù)葉林奇介紹，具身智能學(xué)習(xí)的關(guān)鍵技術(shù)是仿真模型構(gòu)建、仿真環(huán)境學(xué)習(xí)和仿真到實(shí)物遷移。機(jī)器人的預(yù)訓(xùn)練通常并非在機(jī)器人實(shí)體上進(jìn)行，因?yàn)閷?shí)體訓(xùn)練非常容易摔倒，給機(jī)器人帶來損傷，維修成本高昂。因此，機(jī)器人學(xué)習(xí)的第一步是構(gòu)建一個高保真模型，將機(jī)器人實(shí)體轉(zhuǎn)化為虛擬模型，建模必須非常準(zhǔn)確；第二步是在仿真環(huán)境中學(xué)習(xí)，考驗(yàn)的是高效學(xué)習(xí)的算法框架技術(shù)；第三步是將學(xué)習(xí)策略再從虛擬的模型中遷移到機(jī)器人實(shí)體上。
國地中心研發(fā)體系總監(jiān)邢伯陽指出，2022年，英偉達(dá)推出ISAAC Lab平臺，通過并行計(jì)算的方式加速了人形機(jī)器人在虛擬環(huán)境的發(fā)育速度，讓人形機(jī)器人在該仿真平臺上訓(xùn)練10分鐘的效果，相當(dāng)于人類在真實(shí)世界中訓(xùn)練10年的效果。該平臺快速孵化了多款機(jī)器人模型，加速了機(jī)器人的仿真過程。
就在北京時間3月19日，英偉達(dá)正式發(fā)布了Isaac Groot（GROOT N1)，英偉達(dá)稱，這是“世界首款開源的、可定制的通用人形機(jī)器人基礎(chǔ)模型”。
邢伯陽指出，該模型的開源，再加上完整的合成數(shù)據(jù)生成與機(jī)器人學(xué)習(xí)管道，讓人形機(jī)器人開發(fā)者可以在全球各個行業(yè)使用GROOT N1進(jìn)行后期訓(xùn)練，“正如DeepSeek對人工智能產(chǎn)業(yè)的帶動一樣”。
但是，現(xiàn)有的仿真訓(xùn)練平臺仍然存在學(xué)習(xí)門檻高、代碼移植難、開發(fā)周期長以及安裝要求高等問題。
“我們之前使用的就是英偉達(dá)的ISAAC平臺，發(fā)現(xiàn)某些功能仍然受到限制，并不理想。該平臺的算力由英偉達(dá)提供，我們已經(jīng)習(xí)慣這個生態(tài)，盡管它存在一些問題，但我們不得不使用這個平臺。”復(fù)旦大學(xué)信息學(xué)院助理院長陳濤對界面新聞舉例稱，ISAAC平臺對開源模型算法的兼容性不強(qiáng)導(dǎo)致研發(fā)工作低效，缺少對三維場景的檢測、定位和距離估計(jì)的功能，導(dǎo)致訓(xùn)練模型無法集成到仿真器中。
2024年2月，復(fù)旦自主研制人形機(jī)器人平臺推出了第一代人形機(jī)器人“光華一號”，同年5月又推出了第二代，今年1月推出了最新的人形機(jī)器人“光華一號pro”版。該機(jī)器人可行走、可抓取、打籃球等。陳濤透露，在仿真訓(xùn)練環(huán)節(jié)，根據(jù)動作和算法程度，研發(fā)周期一般超過3個月。
他表示，當(dāng)前研發(fā)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)關(guān)注“格物”平臺的兼容性和細(xì)膩度。“機(jī)器人模型從仿真環(huán)境中獲取的能力，是否可以高效且以最大準(zhǔn)確率映射到物理世界中？”
考慮到前述研發(fā)痛點(diǎn)，“格物”仿真平臺基于知名的低代碼游戲開發(fā)開源平臺Unity RL Playground強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架，支持從仿真訓(xùn)練到真實(shí)硬件部署的全流程自動化。
葉林奇是“格物”具身智能仿真平臺的核心開發(fā)者，與清華大學(xué)合作組建“清華-上大”機(jī)器藝術(shù)與具身智能實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)具身智能領(lǐng)域高端人才。實(shí)驗(yàn)室聚焦機(jī)器人、具身智能及與藝術(shù)結(jié)合的前沿研究，已成功研制可重構(gòu)四足、鏈傳動/繩驅(qū)雙足、視觸覺感知抓取、模塊化可重構(gòu)、履帶雙臂排爆等多款機(jī)器人。
發(fā)布會上，“格物”平臺亮出了多張王牌。
據(jù)葉林奇介紹，“格物”可實(shí)現(xiàn)一鍵式訓(xùn)練，用戶僅需導(dǎo)入機(jī)器人模型（URDF文件），平臺即可自動優(yōu)化獎勵函數(shù)并生成運(yùn)動策略，將傳統(tǒng)耗時數(shù)周的開發(fā)周期縮短至分鐘級。
在兼容性上，“格物”支持支持雙足、四足、輪式等多樣化機(jī)器人形態(tài)，可自主切換行走、奔跑、跳躍等復(fù)雜動作，適應(yīng)家庭服務(wù)、工業(yè)巡檢、災(zāi)害救援等多場景需求。
“格物”平臺還可開展極限性能測試，模擬極端地形、高速運(yùn)動及重載環(huán)境，助力機(jī)器人設(shè)計(jì)優(yōu)化與形態(tài)進(jìn)化，顯著提升硬件方案的可靠性與適應(yīng)性。
“我們提供了一個專門的測試工具，可以探索機(jī)器人的性能極限，例如讓它以最快速度奔跑，單腿站立、快速上樓梯等。我們探索它的不同構(gòu)型，例如機(jī)器人腿長的變化可能對性能產(chǎn)生的影響，這樣可以實(shí)時改變機(jī)器人的構(gòu)型，在學(xué)習(xí)中探索出最優(yōu)構(gòu)型。”葉林奇說。
更關(guān)鍵的是從虛擬到現(xiàn)實(shí)的遷移——通過高精度狀態(tài)對齊工具與在線學(xué)習(xí)模塊，“格物”平臺可確保仿真策略可快速部署至真實(shí)機(jī)器人，解決“虛擬與現(xiàn)實(shí)鴻溝”難題。
目前，“格物”已成功應(yīng)用于多款機(jī)器人原型開發(fā)。在近期測試中，搭載該平臺的雙足機(jī)器人Tinker展示了穩(wěn)健的行走與抗擾能力，四足機(jī)器人Go2則實(shí)現(xiàn)了敏捷跳躍與動態(tài)平衡控制。
“國內(nèi)機(jī)器人具備非常驚艷的運(yùn)動能力，我認(rèn)為這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他們還缺乏持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。”葉林奇說。
他指出，現(xiàn)有機(jī)器人模型在仿真環(huán)境學(xué)習(xí)之后，遷移到實(shí)物上便不再學(xué)習(xí)，只會重復(fù)之前學(xué)習(xí)過的動作，無法在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行持續(xù)迭代和學(xué)習(xí)。未來機(jī)器人需要理解人類語言和人類思維方式，可以像人一樣在真實(shí)或開放的環(huán)境中進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)。
葉林奇表示正在探索在線學(xué)習(xí)的方式，在機(jī)器人真機(jī)上采集數(shù)據(jù)，在仿真的預(yù)訓(xùn)練基礎(chǔ)上，通過實(shí)物數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，讓機(jī)器人完成特定任務(wù)，持續(xù)更新迭代、提升性能。
3月20日，“格物”平臺即將發(fā)布的預(yù)告信息，吸引了眾多目光。一位關(guān)注機(jī)器人領(lǐng)域投資人對界面新聞表示，對于“格物”平臺，其重點(diǎn)關(guān)注開源和成本。
江磊透露，未來將把“格物”平臺放置在OpenLoong開源社區(qū)，并發(fā)布和更新相應(yīng)的教程，搭建客服系統(tǒng)，每周舉辦一次OpenLoong線下分享會，讓全球開發(fā)者可通過線上、線下交流快速掌握該平臺。他表示，“格物”不僅是仿真工具，更是推動機(jī)器人技術(shù)民主化的基礎(chǔ)設(shè)施。“我們期待與全球開發(fā)者共建開放生態(tài)，賦能各領(lǐng)域的智能化轉(zhuǎn)型。”
“格物”的愿景是成為機(jī)器人強(qiáng)化學(xué)習(xí)領(lǐng)域的標(biāo)桿平臺，通過開源協(xié)作與模塊化設(shè)計(jì)，降低技術(shù)門檻，吸引更多開發(fā)者加入創(chuàng)新行列。未來，平臺將擴(kuò)展至全身控制、多機(jī)協(xié)作等高級任務(wù)，并持續(xù)優(yōu)化用戶體驗(yàn)，助力中國在全球機(jī)器人競賽中占據(jù)領(lǐng)先地位。
去年，長江證券發(fā)表研報(bào)稱，目前人形機(jī)器人廠商已經(jīng)開始降本行動，國內(nèi)規(guī)模化優(yōu)勢明顯，對于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的零部件具備良好的降本能力，可以適配全球人形機(jī)器人量產(chǎn)釋放節(jié)奏和降本要求。
如今，除了硬件，運(yùn)動訓(xùn)練這個核心研發(fā)環(huán)節(jié)將大幅降低成本。
長江證券機(jī)械行業(yè)聯(lián)席首席分析師倪蕤認(rèn)為，當(dāng)前人形機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與十多年前中國新能源產(chǎn)業(yè)初期的情形相似，處于一個快速增長的階段。類似于2009至2010年新能源車行業(yè)在政策推動下迎來的轉(zhuǎn)折，人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也將迎來類似的突破，尤其是在技術(shù)突破和政策扶持的推動下。
倪蕤以特斯拉的案例強(qiáng)調(diào)，新能源車行業(yè)的快速崛起得益于政策支持、技術(shù)優(yōu)化和成本下降，這也將是人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的未來趨勢。
“新能源車行業(yè)從政策扶持到市場接受的過程，為人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提供了重要啟示。”倪蕤說。隨著政策和技術(shù)的推動，人形機(jī)器人將逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并在多個領(lǐng)域如家居、服務(wù)和工業(yè)中找到應(yīng)用場景。未來的人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將經(jīng)歷從技術(shù)積累到廣泛應(yīng)用的跨越，并隨著技術(shù)的不斷成熟和市場需求的擴(kuò)大，成為全球重要的產(chǎn)業(yè)之一。