半岛体育机械腾讯Robotics X最新研究成果发布！自研灵巧手与拟人机械臂解读！

　　半岛体育机械4 月 25 日，腾讯 Robotics X 实验室公布最新机器人研究进展，首次展示在灵巧操作领域的成果，推出

　　其中，灵巧手「TRX-Hand」拥有像人手一样灵活的操作能力，可适应不同场景，灵活规划动作，自主完成「操作」。而机械臂「TRX-Arm」针对人居环境自主研发，拥有七自由度和拟人的特性，具有运动灵巧、爆发力强、触控一体以及柔顺安全等特点。

　　一般来说，机器人技术根据「智能程度」可分为三个阶段：只能完成固定命令的程序机器人、能够感知周围环境的自适应机器人以及能够自主学习和决策的智能机器人。常见的工厂流水线机械臂以及「拉面机器人」等即属于第一阶段，它们只能在单一的场景内重复固定的动作。

　　具备灵巧操作能力的机器人则属于第二和第三阶段，人类真实的生活中会涉及大量的操作场景，如拾取物品、倒水等，为了让机器人更好地帮助人类、发挥更大作用，提升其操作能力至关重要。想要在各类场景里灵活操作物体，机器人必须能感知环境、理解物体半岛体育机械、评估状态、预测行为并自主规划完成物体操作，这意味着机器人要具备丰富的感知、强大的决策与可靠的执行能力。

　　以腾讯本次展示的机器人花式调酒场景为例，为完成一杯酒的调制，机器人需对多种物体连续进行 30 多次操作，这也对机器人本体、感知与控制的精准度、稳定性、容错度提出了极高的要求，这个过程不仅涉及瓶子、杯子、搅拌棒等多种常见物体，机器人还需要以多种动作操作这些物体，包含抓、放、倒这些常规操作和旋转、摇晃等双手协同动作，以及更高难度的抛接、翻转等动态操作和插孔、穿刺、搅拌等精细操作动作。

　　这一系列连贯、复杂、精巧的动作，体现了腾讯 Robotics X 实验室在机器人本体、感知与控制技术上领先的综合实力。

　　在运动能力上，得益于创新的刚柔混合驱动专利技术和自研高功率密度驱动器，腾讯灵巧手「TRX-Hand」兼具高灵巧和高负载速度的特性半岛体育机械，拥有 8 个可独立控制关节，自重仅 1.16 千克，最大持续指尖力可达 15 牛，最大关节速度不低于 600 度每秒，可轻松应对不同形状尺寸物体的抓取和操作，对高动态的抛接动作也游刃有余。同时，柔性驱动的指尖设计有效提升了手指的抗冲击能力。

　　在感知能力上，灵巧手在指尖、指腹和掌面均覆盖了自研的高灵敏度柔性触觉传感器阵列，掌心处安装有微型激光雷达和接近传感器，同时每一个关节均集成了角度传感器，保证灵巧手在抓取和操作过程中能准确地感知自身与物体状态信息。

　　考虑到人居环境中充斥着透明、反光、细小的物体以及由遮挡、光照、打滑等因素造成的各种不确定性，为了让机器人精准可靠地获取物体信息，需要结合多种传感信息，如视觉半岛体育机械、接近觉、触觉和力觉等。

　　这些不同模态传感信息各有各的特点，如，相机可以看到场景全貌，为机器人做全局运动规划提供必要信息；接近觉在机器人靠近环境物体过程中提供更实时的反馈，弥补系统建模的误差，使机器人更精准地获取物体；触觉可以感知相机无法看到的接触细节，包括接触位置和形状，实时感知手内物体的状态；力觉使机器人感知与环境/物体交互时的整体受力情况，使交互更为轻柔和自然。

　　腾讯 Robotics X 实验室对不同传感器进行了建模与标定，采用多传感器信息融合技术，使机器人能在各种操作任务中更全面及时地感知物体信息、自身运动状态以及与环境的物理交互，从而更可靠地完成任务。

　　机器人是一项综合性的技术，不仅对本体和传感器等硬件有着极高的要求，软件算法也是机器人的核心要件。腾讯 Robotics X 实验室本次展示的机器人是在六自由度工业机械臂上搭载灵巧机器手「TRX-Hand」以及自主开发的感知与控制算法后，让机器人能够顺畅地完成一系列操作动作。

　　让机器人的「双手」在高速运动的同时保持协同极具挑战，协同失误会产生过大冲击或应力，损伤作物体甚至机器人本身。在调酒的过程中，腾讯 Robotics X 实验室展示的机器人结合视触觉融合的手内物体姿态估计与基于机械臂末端力传感信号的力位混合控制，实现了酒瓶与摇酒器高速旋转倒酒、大小摇酒器相扣摇酒等双手协同动作。

　　本次展示中，腾讯 Robotics X 实验室让机器人顺利完成「抛接」等高难度的动作，这类动作对实时性要求极高，感知或执行上的细微误差都会导致操作失败。

　　研究团队在这一过程中创新性地提出了基于机器人本体感知的抓抛过程建模与物体飞行轨迹预测方法，有效弥补传统视觉算法在短距离、强遮挡、高动态操作场景下的局限性，实现了高精度、高时效的抓抛物体飞行轨迹预测。此外，团队还提出了飞行物体的最优拦截时间、最优拦截位姿与最优拦截轨迹的计算方法，以动作持续时间、机器人运动能量以及与物体的接触力为优化目标，能在数毫秒内完成计算，实现对快速飞行物体的平稳拦截。

　　此外，高分辨率的指尖触觉让机器人精巧的手内操作成为可能。所谓手内操作，指的是仅利用手指来操控手里的物体，改变其位姿和状态。这是一种充分发挥手指运动能力的技能，能以最小能耗达到操作物体的目的，同时也对手部的感知能力和控制精度有极高要求，是「灵巧性」的集中体现。人类在日常生活中大量使用手内操作，例如搅拌汤勺、写字、使用筷子等。但对于机器人来说，手内操作非常有挑战性，在「感知-控制」回环的任一部分稍有差池，就会造成物体掉落和任务失败。

　　演示中，机器人以指尖抓住一根细长的搅拌棒，先以臂手协同的方式大力搅拌杯子里的液体，然后静止手臂，以纯手指运动的方式平滑柔顺地搅拌，其中后者的手内操作结合了深度强化学习和 sim2real 等技术，使用了指尖传感器实时反馈接触状态，生成三个手指的协同运动，同时对搅拌棒施加合适的力，在保证搅拌棒不掉落的前提下，驱动搅拌棒按期望轨迹搅拌杯子里的液体，充分展现机器人的灵巧操作能力。

　　此外，腾讯自主研发的高性能七自由度拟人机械臂「TRX-Arm」也首次对外亮相。不同于传统的协作型机械臂，「TRX-Arm」采用了绳索传动与差分驱动相结合的方式，不仅有效降低了传动摩擦和运动惯量，还实现了多电机多关节协同驱动，具有高动态运动能力，其最大速度 7.4 m/s，最大加速度 44.5 m/s2，可负载 6 kg 以上。同时，其前臂集成了 768 点的触觉阵列，其刷新频率高达 1000 Hz，以此实现了酒瓶在滚动和平衡过程中的高频实时定位。

　　接下来，腾讯 Robotics X 实验室将继续推动自研机器人灵巧手「TRX-Hand」和机械臂「TRX-Arm」的融合，并引入深度学习等前沿算法，提升机器人的灵巧操作能力和解决复杂问题的能力，让其更好地服务现实需求。

　　腾讯 Robotics X 实验室致力于机器人前沿技术的研究，打造人机共存、共创和共赢的未来，此前已经推出多模态四足机器人 Max 和轮腿式机器人 Ollie 等多款自研机器人。接下来，腾讯将继续探索机器人前沿技术，推动机器人技术在养老护理、居家服务、智能制造等领域的落地应用。