機器人前瞻（公眾號：robot_pro）
作者?|??許麗思
編輯?|??漠影
在靈巧手領(lǐng)域的一眾資深玩家里，星際光年作為剛嶄露頭角的新銳角色，顯得有些特別。
星際光年創(chuàng)始人兼CEO位德浩是一位95后，本科畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，研究生畢業(yè)于清華大學(xué)，曾進入小米人形機器人研發(fā)中心，負責(zé)小米第二代人形機器人“鐵大”的靈巧手研發(fā)工作，也加入過字節(jié)跳動的人工智能實驗室，擔(dān)任機器人學(xué)習(xí)算法工程師。
當(dāng)具身智能風(fēng)頭正盛，他判斷五指靈巧手是機器人破局的關(guān)鍵，并于去年8月創(chuàng)辦星際光年，邀請香港大學(xué)羅平教授擔(dān)任首席科學(xué)家。
位德浩將公司命名為“星際光年”，他解釋道：“小時候看過一部關(guān)于巴斯光年的電影，它始終在探索星際；如今我們正在探索具身智能的星辰大海，所以取名‘星際光年’，希望能像巴斯光年一樣勇敢探索未知?！?/p>
在他看來，靈巧手從來不是一個單純的硬件，而是被AI算法定義的硬件。星際光年的靈巧手產(chǎn)品采用的是繩驅(qū)方案，目前，國內(nèi)采用繩驅(qū)方案的靈巧手企業(yè)極少，國外采用該方案的代表企業(yè)是特斯拉和Shadow?Robot。
長期來看，位德浩希望公司能成長為專注于通用具身智能操作的企業(yè)，能夠搭建起從靈巧手硬件到數(shù)據(jù)采集、再到靈巧操作小腦模型的完整閉環(huán)體系。
今年5月，星際光年連續(xù)完成數(shù)千萬天使輪和天使+輪融資，天使輪由峰瑞資本領(lǐng)投，嘉程資本跟投，天使+輪由云時資本領(lǐng)投，水木清華校友種子基金跟投。
▲星際光年創(chuàng)始人兼CEO?位德浩
一、從小米、字節(jié)機器人工程師，到入局靈巧手創(chuàng)業(yè)
位德浩的技術(shù)生涯始于哈爾濱工業(yè)大學(xué)。2018年起，他加入機器人國家重點實驗室，面向工程化應(yīng)用場景開展研發(fā)，主導(dǎo)過手術(shù)機器人、外骨骼機器人等偏向?qū)嶋H應(yīng)用的項目。
2020年，在香港中文大學(xué)的天石機器人研究所擔(dān)任研究助理期間，他開始研究基于形狀記憶合金的機器人，由此正式轉(zhuǎn)向靈巧手領(lǐng)域的探索。
在清華大學(xué)讀研期間，位德浩從0到1搭建起了一個20自由度的繩驅(qū)靈巧手，涵蓋結(jié)構(gòu)、硬件、控制到算法，之后基于這個靈巧手開展了強化學(xué)習(xí)和模仿學(xué)習(xí)算法方面的研究，逐步成為靈巧手領(lǐng)域的全棧工程師。
與此同時，他還在小米人形機器人研發(fā)中心擔(dān)任實習(xí)算法工程師，參與了小米第二代人形機器人“鐵大”的研發(fā)，主要負責(zé)基于靈巧手的操作算法、遙操作系統(tǒng)的研發(fā)工作，還做了一個靈巧操作的“real to sim to real”數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在小米汽車的工業(yè)場景里進行產(chǎn)品的應(yīng)用驗證。
2023年從清華大學(xué)畢業(yè)后，位德浩加入字節(jié)跳動的人工智能實驗室，負責(zé)機器人操作大模型的研發(fā)工作。但在工作中，他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時采用的兩指夾爪操作方案存在顯著局限：兩指夾爪執(zhí)行的最常見任務(wù)是Pick and Place，隨著應(yīng)用場景的不同，可能會出現(xiàn)抓握能力弱，數(shù)據(jù)采集效率低等問題。
而五指靈巧手與人類手部高度仿生，可直接遷移人手操作數(shù)據(jù)。并且從抓握能力上看，兩指夾爪僅兩點接觸，只有多點接觸才能實現(xiàn)穩(wěn)定抓取和操作。從技術(shù)演進路徑判斷，他認為兩指夾爪在算法上已經(jīng)窮途末路，五指靈巧手才是破局關(guān)鍵。
正是這個時候，具身智能風(fēng)頭正盛，位德浩決定入局靈巧手創(chuàng)業(yè)。有創(chuàng)業(yè)想法后，他找到了過去長期并肩作戰(zhàn)參加過各種智能機器人大賽、在技術(shù)研發(fā)和項目協(xié)作上很有默契的同學(xué)，還邀請了香港大學(xué)的羅平教授擔(dān)任公司的首席科學(xué)家。
羅平是位德浩的師兄的老師，兩人早期就在機器人領(lǐng)域有過交流合作，位德浩之前還被羅平邀請到香港大學(xué)的實驗室指導(dǎo)靈巧手設(shè)計。
▲左為星際光年創(chuàng)始人位德浩，右位首席科學(xué)家羅平
學(xué)院派出身的團隊，雖然沉淀了一定的技術(shù)研發(fā)能力，但也存在一定不足。位德浩坦言，成員基本上都是剛畢業(yè)或畢業(yè)不久，可以說是國內(nèi)最年輕的靈巧手團隊。創(chuàng)業(yè)初期，團隊因供應(yīng)鏈管理經(jīng)驗匱乏，在產(chǎn)品定義和工藝選擇上走了不少彎路。
之后，創(chuàng)始成員花了許多時間通過各種渠道搭建團隊，組建了從結(jié)構(gòu)、機械到嵌入式硬件和軟件、運控以及算法的全棧團隊，才順利把產(chǎn)品做出來。
從大廠工程師到創(chuàng)業(yè)者，位德浩也談及自己初期更多從事技術(shù)工作，但后來意識到，如果只做技術(shù)而缺乏全局規(guī)劃，無疑是對團隊資源的浪費，需要將更多精力轉(zhuǎn)向公司戰(zhàn)略規(guī)劃和組織管理上。
二、靈巧手由AI算法定義，已推出20自由度的繩驅(qū)靈巧手
在位德浩看來，靈巧手從來不是一個單純的硬件，而是被AI算法定義的硬件。
星際光年的靈巧手產(chǎn)品采用的是繩驅(qū)方案，這一方案早在2000年就有團隊進行嘗試，但當(dāng)時受制于算法能力難以落地?！霸趶娀瘜W(xué)習(xí)或模仿學(xué)習(xí)出現(xiàn)前，靈巧手很少被業(yè)界提及。因為靈巧手本質(zhì)上是一個具有20多個自由度的機械臂，這么高自由度的機械臂無法通過傳統(tǒng)控制算法來操作?！蔽坏潞普f。
直到2018年，OpenAI發(fā)表《Learning Dexterous In-Hand Manipulation》一文，用強化學(xué)習(xí)控制靈巧手完成轉(zhuǎn)魔方的動作，業(yè)界才意識到：精細化操作必須依賴AI，傳統(tǒng)算法難以實現(xiàn)。靈巧手必須依賴強化學(xué)習(xí)或模仿學(xué)習(xí)，否則不僅無法實現(xiàn)靈巧手的精準(zhǔn)操控，甚至難以完成其基礎(chǔ)功能設(shè)計。
位德浩介紹，選擇繩驅(qū)方案是因其對靈巧手而言潛力最大。通過電機外置設(shè)計，繩驅(qū)方案能在結(jié)構(gòu)上解決靈巧手尺寸、自由度、負載、速度的“不可能四角”的問題，同時這四個方面做到極高水平，接近人手性能，這是其他方案無法實現(xiàn)的。
而針對繩驅(qū)方案可能存在可靠性低、壽命短的問題，團隊從三方面優(yōu)化：一是采用自研復(fù)合材料繩索，具備優(yōu)異的抗斷裂和耐摩擦特性；二是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少繩索摩擦，延長壽命；三是通過運動控制算法降低繩索蠕變影響，實現(xiàn)自動張緊，提升可靠性。
目前，星際光年已推出兩款全棧自研的核心產(chǎn)品：
第一款是輕羽15 Pantheon Hand 01，擁有輕量化+高自由度+超強性能+模塊化易維護的特性，具備20個自由度（15個主動自由度），速度達2赫茲，指尖負載4公斤，重量僅350克。
團隊在輕羽15全手上布置了超過45個自研的傳感器，可以實時精準(zhǔn)感知每個關(guān)節(jié)和電機的運動狀態(tài)，結(jié)合自研的機器人柔性并聯(lián)繩驅(qū)的運動控制算法，使其實現(xiàn)了全球最高單指重復(fù)定位精度0.14mm。
▲輕羽15 Pantheon Hand?01
第二款是基于微型關(guān)節(jié)模組的GAIA Hand，其設(shè)計理念是讓用戶像搭樂高一樣組裝靈巧手。團將靈巧手的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)做成了關(guān)節(jié)模組，集成電機、減速器、編碼器、驅(qū)動器于一體。
用戶能用該模組自由搭建兩指、三指、五指等不同的靈巧手。另外，團隊已經(jīng)在開源網(wǎng)站acosmos.cn公開了基于微型關(guān)節(jié)模組的靈巧手搭建方案，幫助用戶組裝屬于自己的靈巧手。
▲開源靈巧手GAIA Hand
三、降低產(chǎn)品BOM成本至萬元級，計劃半年出貨千支靈巧手
當(dāng)前，靈巧手領(lǐng)域不缺高自由度、速度快的產(chǎn)品，而是缺綜合性能更優(yōu)的產(chǎn)品。具體來說，硬件層面的核心卡點在于，業(yè)內(nèi)尚未能研發(fā)出與人類手部體積相當(dāng)，且同時具備一樣自由度、速度和負載等參數(shù)的靈巧手。尤其在靈巧操作的運動控制算法上，還有待進一步的提升。
位德浩談道，運動控制算法是當(dāng)前絕大多數(shù)靈巧手公司的短板。尤其對于繩驅(qū)靈巧手，在1根手指上布置3-4個自由度、整手20個自由度，需要對繩索驅(qū)動結(jié)構(gòu)進行多自由度運動解耦和精密位置控制，難度極大。
團隊探索了全新的算法路線，通過自研并聯(lián)繩驅(qū)柔性機器人控制算法及繩索自動張緊算法，提升了控制精度。同樣采用繩驅(qū)方案，相較于 Shadow Hand 高達百萬級的價格，星際光年的產(chǎn)品將BOM做到了萬元級。
另外，他還提到，靈巧手的自由度并非越高越好：過高會增加控制成本，過低則靈巧性不足，且與人手自由度不一致會導(dǎo)致數(shù)據(jù)遷移有問題。所以，團隊堅持靈巧手應(yīng)該與人手自由度完全一致，才能在數(shù)據(jù)遷移、成本控制和操作靈巧性之間達成綜合最優(yōu)解。
目前，星際光年的產(chǎn)品已在國內(nèi)多家人形機器人廠商、數(shù)據(jù)采集中心、高?？蒲袌F隊及極客群體的工業(yè)、商業(yè)和科研場景中應(yīng)用。
預(yù)計半年左右，星際光年有望出貨千支靈巧手產(chǎn)品，成為業(yè)內(nèi)突破千支出貨量耗時最短的公司。未來兩年，團隊將聚焦繩驅(qū)靈巧手性能突破，致力于打造綜合性能最接近人手的產(chǎn)品。
結(jié)語：頭部機器人廠商加碼靈巧手自研，但三方公司仍有窗口期
去年開始，多家國內(nèi)外頭部人形機器人廠商都加碼靈巧手自研，印證了靈巧手作為具身智能”核心三大件”（靈巧手、數(shù)據(jù)、算法）的戰(zhàn)略地位。
但位德浩覺得，靈巧手研發(fā)難度極大、耗時久，涉及材料、機械、結(jié)構(gòu)、微機電系統(tǒng)、運控、算法等多領(lǐng)域整合，工程量占整機50%，這為專攻靈巧手的公司提供了窗口期。
當(dāng)前還有不少人形機器人公司還在糾結(jié)是否自研，會有一定“自研VS三方”的混沌期?！邦A(yù)計再過1-2年，那個時候靈巧手技術(shù)已經(jīng)非常成熟，人形機器人廠商就沒有太大的必要去選擇自研了，未來會逐步以非自研為主?！彼f。
