二點五米高巨型機器人誕生能拿“金箍棒”還能“修鐵路”

約2.5米高的機器人是什么概念？

它共有兩個版本，分別是“三手指”版本和“鐵鏟手”版本。如下圖，它手中拿著一個氣球，并用兩個類似眼睛的小相機環顧四周。

它的名字叫“零式人機”，身上沒有任何皮膚，裝在一個鋁合金機身中，它擁有軀干、手臂和頭部， 頭部很小甚至比手掌還小。

另一個版本的機器人，每只手有3個手指來抓握物體。在測試期間，它能抓住聚合物棍棒和足球。

綜合來看，它是一款用觸覺裝置控制的超大型機器人，研發人員還為其開發了一種人機協同效應裝置。

機器人位于一個高平臺上，操作者則在幾米遠的地方，戴著一款虛擬現實（VR）頭盔來控制機器人，頭盔上帶有不同操縱桿。這樣，操作員的任何動作，都會立即由機器人表現出來。通過這些感官數據，當操作人員移動手臂時，機器人就會做出類似動作。

據悉，這是日本一家名為Man-MachineSynergy Effectors研發的機器人，創始人是金岡博士，此前他在日本立命館大學機器人系任教。

廣東工業大學自動化學院黃之峰副教授表示：“這很科幻，機器人可在復雜非結構化環境實現搬運等任務，而搖操作也是目前比較現實的做法。這么大的機器人實現人機協同操作，系統集成的復雜度很高。”

既能握足球，也能手持“金箍棒”

由圖可知， 這是一種由觸覺設備控制的巨型人形機器人，與我們平時看到的人形機器人并不相同。在特殊情況下，類人機器人確實需要更大尺寸，也正因此它們在建筑工地和自然災害地區非常有幫助。

機器人最重要的部分是手，如下圖，它能握持棍子和足球。組裝機器人時，工作人員將一個人形上身機器人，附著在一個大型機械臂的尖端，伴隨著工作人員在地面控制臺的指揮，機器人就像在太空中飛來飛去一樣自由工作。

據悉，“零式人機”專為繁重的工作、裝配線、救援或探索任務而設計，這些工作人類往往無法完成。它還能進行高空重型機械化作業，其搭載的力控技術和功率放大控制技術，可實現在高處執行高負荷任務。

在鐵路維修等艱難環境中，它能輕松地拿起重型物品。事實上，該公司并不算一家“萌新”企業，其成立于2007年。

創始團隊很早就意識到，這種能舉起大重量物品的巨型機器人是未來的趨勢之一，他們認為這類機器人將經常出現在各種工廠中，也會被相關機構用于勘探或救援工作。

在那些需要人類攀爬并具備一定風險的工作中，“零式人機”還具有提高工作效率、消除職業事故風險、確保安全的優勢。這樣一來，人類只需在安全舒適的環境中操作機器人，讓“零式人機”去從事繁重勞動即可。

不過，本身也從事此類機器人研究的黃之峰表示：“這款機器人的挑戰點目測有兩個：一是動力學模型，本身機械臂太重了，如果再加上末端抓取重物，這時沒有很好的動力學模型做配合，操作員要想進行靈活操作會很困難。

二是這家公司或許應該更詳盡地考慮雙臂運動過程的實時避障規劃，這其中又分為兩點：其一需要更多的傳感器來實現全局視角信息的獲取;其二要考慮搖操作過程中如何把碰撞信息反饋給操作員。”

曾設想將機器人用于福島第一核電站災后處理

創始人金岡博士此前留校任教的立命館大學，是日本第一所開設機器人系的大學，也是一所積極進行產學合作的大學。

他獨立倡導了人機協同效應器的概念，二十余年來一直在研究機器人安裝技術。

他成立這家公司，是為了社會中實施先進機器人技術，公司也綜合了金岡博士的理念、以及機器人控制工程技術，并成為一家由日本立命館大學孵化的創業公司。

盡管“ 零式人機” 在這兩年才開始更加出名， 但該公司已有14年歷史。Man-Machine Synergy公司位于日本滋賀縣草津市，它沒有庫存、沒有生產線，而是與那些存在難以解決的問題的公司合作。

他把這種獨特商業模式成為“人機平臺”，并與一兩家大公司合作實現了這一商業模式。目前，他已把七個平臺設想為人機平臺，其余六個人機平臺正在等待實施。

該公司之所以選擇上述商業模式，也和金岡博士一段“屈辱”的經歷有關。

2011年3月11日，日本發生大地震。金岡博士原本希望這些機器人，能在福島第一核電站事故現場發揮積極作用，結果卻毫無用處，根本沒有產生預期效果。

這次“事件”讓他強烈感受到機器人技術的無能為力，但他沒有放棄，并繼續研究和開發先進的機器人技術，終于在2014迎來轉機。

當時，“零式人機”機器人研發的前期探索基本完成，同時他也找到了此前失敗的原因— — 機器人的控制力比想象中困難得多。

也就是說，機器人雖然可通過有限動作在一定程度上控制力，但尚未達到人機融合的需要。

日后，金岡博士提出了操縱力理念，其中不僅包括簡單地施加一種單向確定的力，還包括對不可預測的外力做出適當的反應。

具體來說，轉矩可以帶來旋轉力、并能控制電機，電機產生的轉矩、與輸入轉矩的指令值相匹配。由于電機電流和產生的轉矩幾乎成正比，所以一般通過控制電機的電流來控制轉矩。

以人類日常生活中的簡單動作開門和關門為例，開門的任務包括三個動作：首先握住門把手，然后轉動門把手，最后圍繞鉸鏈打開門。

這對一個不假思索就能掌控力氣的人來說非常簡單，然而用工業機器人來完成這項工作并不容易，首先它需要測量門的尺寸和鉸鏈位置，然后通過某種方式提前測量門把手的形狀和運動。

期間，必須分解一個個動作，并將系列動作放到機器人中， 比如準確地抓住門把手，準確地圍繞旋轉軸轉動，然后沿著以鉸鏈為中心的弧線移動。

如果機器人稍微多移動一點，它就會打破門，而這正是金岡博士提倡的動力操控技術正是要攻克上述難題。

下圖是他繪制的機器人圖，圖片的上半部分是“自主型”，它是一種通過預先編寫程序，并根據程序進行操作的方法;下半部分是“操作控制型”，人類可以實時操作并靈活執行程序以外的任務。

按需生產機器人，避免貨砸手里

如今，金岡博士走的是先獲取客戶、再定制產品的路線， 其一可以按需生產機器人，其二還可避免盲目生產，導致貨砸在手里。

目前該公司已和兩家日本公司JR West和Nippon Signal合作，實現人機平臺的早期商業化。

JR West是一家鐵路公司，該公司的主要業務之一是在夜間維護鐵路架空線。以前，技術工人要在高海拔地區從事這項工作，但有了“零式人機”機器人，即可在偏遠地區代替人工。

金岡博士表示，JR West公司對鐵路的安全運營有著強烈的使命感和責任感。而他和公司該做的是提供可行的解決方案，而不單單是提供一個單一技術。

如下圖，這是該公司和JR West公司合作的通用人形重型機械“太空重工”的PoC原型，目前尚未作為產品完成。

此外，自2021年7月1日起，該公司已開始生產和銷售原始人形重型機器“零式人機”的動作玩偶和立體模型。該人偶是3D打印機制作的人偶，以1/35的比例再現了“零式人機”。

2021年末，金岡博士預計將開始一項驗證測試，屆時機器人將使用工具擰緊螺絲，并能執行噴漆動作，測試成功之后，“零式人機”即可參與軌道上架空電線的維護工作。

2025年，金岡博士還將推出接近人形的重型機器。該公司表示，屆時該機器人可將“力漸進雙邊控制”技術與人機相結合，機器人可根據人的直覺意圖執行任務。該公司希望在2025年大阪-關西世博會舉行時，將這款機器人投入實際運行。

據悉，它旨在在危險場所工作，包括在核電站處理危險化學品的設施。在與日本石油供應商Eneos的聯合試運行期間，機器人成功將燒杯中的液體倒入量筒，并用手推動進行運輸。 （綜合整理報道）（編輯/克珂）