作者 | 向欣

1973 年，一部名為《西部世界》的電影橫空出世，廣受歡迎。2016 年，以電影為藍(lán)本改編的美劇《西部世界》更是風(fēng)靡全球。

兩部影視中的仿生機(jī)器人共同成為幾代人對(duì)未來(lái)科幻世界的想象載體。

51 年后，電影情節(jié)走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，一個(gè)完全以人類為參照樣本設(shè)計(jì)的人形機(jī)器人出現(xiàn)了。

這個(gè)名為 Clone Alpha 的仿生機(jī)器人，幾乎 1：1 復(fù)刻了人體解剖結(jié)構(gòu)，全身由人工肌肉、碳纖維合成骨骼，以及類似人體血管的液壓管道組成，一層白色的薄膜將肌肉和骨骼包裹在一起。

這是波蘭的 Clone Robotics 研發(fā)的人形機(jī)器人，僅僅是上半身就有 164 個(gè)自由度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前市面上其他人形機(jī)器人 10~60 的自由度，是世界上自由度數(shù)量最高的人形機(jī)器人。

在世界上大多數(shù)企業(yè)通過(guò)簡(jiǎn)化人體結(jié)構(gòu)，制造出與人外觀大致相似的人形機(jī)器人時(shí)，Clone 另辟蹊徑，選擇了一種全新設(shè)計(jì)路線——通過(guò)模仿人體解剖結(jié)構(gòu)，來(lái)復(fù)制人類的靈活性和力量。

這是一種非常新穎的路線。

目前絕大多數(shù)機(jī)器人企業(yè)都是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)+線性/旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器+機(jī)械外殼包裹的方案制造人形機(jī)器人，而非 Clone 這種液壓驅(qū)動(dòng)+人體肌肉骨骼仿生設(shè)計(jì)。

這種設(shè)計(jì)，使得 Clone Alpha 全身幾乎沒(méi)有剛性的金屬部件，機(jī)身柔軟，同時(shí)由于人工肌肉和動(dòng)力強(qiáng)大的液壓系統(tǒng)，Clone Alpha 也擁有足夠的力量。

Clone 的創(chuàng)始人 Dhanush Radhakrishnan 曾表示，Clone 的設(shè)計(jì)能夠讓機(jī)器人達(dá)到人類水平的自由度，滿足強(qiáng)大，響應(yīng)速度快，耐用的要求，并且設(shè)計(jì)成本遠(yuǎn)低于任何其他機(jī)器人。

這家大膽而具有創(chuàng)新力的公司，正在以低于同行的成本，嘗試創(chuàng)造一個(gè)新物種。

Clone 創(chuàng)始人 Dhanush Radhakrishnan 的發(fā)言

超高自由度，

人類級(jí)別的肌肉能力

Clone Alpha 的仿生性，主要體現(xiàn)在它與人類一樣，擁有合成的器官系統(tǒng)，包括骨骼、肌肉、血管和神經(jīng)系統(tǒng)。

因?yàn)槭菂⒄杖梭w骨骼復(fù)制，Clone Alpha 的自由度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他人形機(jī)器人。

Clone Alpha 的骨骼系統(tǒng)包含 206 塊骨骼，數(shù)量與人類相同，少量骨骼融合，擁有脊椎、肋骨、盆骨、鎖骨等形狀與人類一樣的骨骼。

它的關(guān)節(jié)通過(guò)人工韌帶和結(jié)締組織連接。肩部的四個(gè)關(guān)節(jié)總共有 20 個(gè)自由度，脊柱的每個(gè)椎骨還有 6 個(gè)自由度，手、腕和肘部有 26 個(gè)自由度。

運(yùn)動(dòng)學(xué)中，人體自由度有 244 個(gè)，而 Clone Alpha 僅上半身就達(dá)到 164 個(gè)自由度。

而且，這些人造骨骼全部都是由便宜耐用的聚合物制成的。

骨骼只是框架，肌肉才是動(dòng)力結(jié)構(gòu)。Clone Alpha 的肌肉收縮速度比人類還快。

Clone 靈巧手最大運(yùn)動(dòng)速度展示

Clone 使用了自己在 2021 年研發(fā)的人造肌肉 Myofiber，每個(gè)肌腱會(huì)按照解剖學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，精準(zhǔn)連接到骨骼上對(duì)應(yīng)的位置。

這種人造肌肉的響應(yīng)速度極快，可以在 50 毫秒內(nèi)收縮 30%，負(fù)重能力也很優(yōu)秀，3g 肌纖維就可以產(chǎn)生至少 1kg 的收縮力，即支撐或移動(dòng)至少 1kg 的物體。

Clone 稱，Myofiber 是世界上唯一能夠?qū)⒅亓�、功率密度、速度、力重比和能量效率完美結(jié)合的人造肌肉。

Clone Alpha 的血管系統(tǒng)靠一個(gè) 500W 電動(dòng)泵和液壓執(zhí)行器的閥門驅(qū)動(dòng)。

電動(dòng)泵安裝在機(jī)器人軀干正中間，相當(dāng)于機(jī)器人的心臟，每分鐘可以輸送 40 升液體，額定壓力達(dá) 100 psi（即磅力每平方英寸）。

而 Clone 的 Aquajet 液壓閥門能夠每分鐘輸送 2.28 升液體，提供 100 psi 壓力，功耗低于 1W。

Clone Alpha 的神經(jīng)系統(tǒng)主要依賴于頭骨中的攝像機(jī)，和遍布全身的傳感器。

這款機(jī)器人只有本體感覺(jué)和視覺(jué)，沒(méi)有壓覺(jué)、溫覺(jué)和痛覺(jué)（本體感覺(jué)是指人體對(duì)自身肢體運(yùn)動(dòng)位置、方向、速度、負(fù)重的感知）。

4 個(gè)深度攝像頭被安裝在機(jī)器人的頭骨中，提供視覺(jué)信息。

70 個(gè)慣性傳感器可以提供關(guān)節(jié)的本體感覺(jué)，320 個(gè)壓力傳感器可以提供肌肉級(jí)力反饋。

安裝在機(jī)器人椎骨的微型控制器相當(dāng)于一個(gè)神經(jīng)信息中轉(zhuǎn)站與控制站。

它有三個(gè)功能：

接收傳感器的反饋；控制液壓執(zhí)行器的閥門；能夠以極快的速度向頭骨中的 NVIDIA Jetson Thor 推理 GPU 發(fā)送和接收信息。

頭骨中的 GPU 上運(yùn)行著 Clone 的「Cybernet」視覺(jué)運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)模型，可以處理身體各處反饋上來(lái)的數(shù)據(jù)。

遺憾的是，雖然在硬件能力上 Clone Alpha 表現(xiàn)不錯(cuò)，但還未展現(xiàn)出智能化的能力。

目前代號(hào)「Alpha」意味著這還是一個(gè)早期開(kāi)發(fā)的版本。

為了提高機(jī)器人的智能水平，Clone 正在美國(guó)組建機(jī)器人智能團(tuán)隊(duì)，招聘具有多模態(tài)大語(yǔ)言模型、3D 視覺(jué)和以控制為中心的世界模型研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師。

不走尋常路，僅用 50 萬(wàn)美元造出機(jī)器人

如果要用一句話形容 Clone 這家公司，那就是：不走尋常路。

Clone 的特別之處主要有兩個(gè)。

第一個(gè)特別之處是，在別家人形機(jī)器人企業(yè)都想著先解決移動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，它選擇先解決操作的問(wèn)題。

也就是說(shuō)，別人從機(jī)器人的雙足做起，而 Clone 先從研發(fā)機(jī)器人的靈巧手做起。

Clone 的創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官ukasz Kolik 認(rèn)為，手部的設(shè)計(jì)制造是整個(gè)機(jī)器人行業(yè)最難解決，卻也是最有價(jià)值的一部分。

從 2014 年開(kāi)始，ukasz Kolik 就一直在研究人工肌肉和肌肉骨骼手部設(shè)計(jì)。

2016~2021 年，ukasz Kolik 就讀于波蘭頂尖理工大學(xué)——弗羅茨瓦夫理工大學(xué)的機(jī)械工程學(xué)院。靈巧手的研發(fā)貫穿了他的整個(gè)大學(xué)生涯。

他花費(fèi)了 7 年時(shí)間開(kāi)發(fā)出肌肉骨骼機(jī)器人技術(shù)，設(shè)計(jì)了用于液壓驅(qū)動(dòng)的閥門和耐用的人工肌肉。

2021 年，Clone 成立，同年發(fā)布的靈巧手 Clone Hand 已經(jīng)可以握住 7 公斤的物體。

在后續(xù)的多次迭代中，Clone Hand 的自由度最高達(dá)到 27 個(gè)，超過(guò)了人手自由度，目前的版本簡(jiǎn)化到了 24 個(gè)自由度，可以完成人手能夠做到的所有動(dòng)作，包括彎曲、抓握、前后旋轉(zhuǎn)手腕等等。

Clone 的第二個(gè)特別之處在于，他們用比同行少很多的資金和資源造出了人形機(jī)器人。

Clone 的另一位創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Dhanush Radhakrishnan 是 Clone 商業(yè)化、產(chǎn)品智能化的主要推動(dòng)者。

Dhanush 曾就讀于美國(guó)紐約大學(xué)數(shù)學(xué)系，他在等離子體物理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)以及風(fēng)險(xiǎn)投資等領(lǐng)域均有建樹(shù)。

他曾在物理學(xué)術(shù)期刊 Nuclear Fusion 發(fā)表過(guò)論文，開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)，能夠檢測(cè) 655 種疾病的癥狀檢查器，同時(shí)還是美國(guó)知名初創(chuàng)企業(yè)孵化器 Y Combinator 2019 年夏季班畢業(yè)團(tuán)隊(duì)成員，籌集了超過(guò) 200 萬(wàn)美元的風(fēng)險(xiǎn)投資資金。

2020 年，他注意到ukasz Kolik 的機(jī)械手項(xiàng)目，于是便想入伙，把產(chǎn)品推向市場(chǎng)，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，并給它加上智能的大腦。

Clone 成立后，在天使輪中只籌集了 65 萬(wàn)美元的資金。

但這略顯微薄的資金并沒(méi)有耽誤機(jī)器人的研發(fā)，Clone Hand 從 11 代一直迭代到了 18 代，還改進(jìn)了液壓系統(tǒng)和肌肉，負(fù)重能力從 7kg 提升到 30kg。

在 2022 年 Clone 的眾籌活動(dòng)中，Dhanush 就強(qiáng)調(diào)過(guò)，Clone 可能是目前資金利用率最高的機(jī)器人公司，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在研發(fā)機(jī)器人技術(shù)上面花費(fèi)了數(shù)千萬(wàn)到數(shù)億美元，而他們只花了 50 萬(wàn)美元。

雖然 Clone 在后續(xù)的種子輪中，又融了 650 萬(wàn)美元。綜合下來(lái)，他們的融資額累計(jì)達(dá) 715 萬(wàn)美元（約合 5209 萬(wàn)人民幣）。

但是相比其他人形機(jī)器人公司，這筆錢并不算多。

比如，Agility Robotics 機(jī)器人公司就已經(jīng)融了 3.28 億美元（約合 23.9 億人民幣），F(xiàn)igure AI 的融資額已達(dá) 7.5 億美元（約合 52.6 億人民幣）。

Clone 的團(tuán)隊(duì)人數(shù)也并不多，2023 年只有 12 位員工，目前有 23 位員工。

融資額不高，大概率是因?yàn)?Clone 是一家總部在波蘭的初創(chuàng)公司，容易受到地域和人才水平的限制。

兩位創(chuàng)始人此前也尚未有成功的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，這家公司目前還沒(méi)有推出智能化的產(chǎn)品以獲得大額投資者的青睞。

但情況或許會(huì)在 Clone Alpha 出現(xiàn)后改變。

Clone Alpha 卓越的硬件能力表現(xiàn)意味著 Clone 跨過(guò)了機(jī)器人開(kāi)發(fā)的第一道難關(guān)，擁有了第一道護(hù)城河。

實(shí)際上，Clone 總部在波蘭也有優(yōu)勢(shì)。波蘭的用工成本和材料制造成本較低，機(jī)器人在波蘭的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)成本會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)。

目前，Clone 機(jī)器人的所有動(dòng)作展示都是手動(dòng)編程的。但 Clone 也正在推動(dòng)機(jī)器人的智能化進(jìn)程。

今年 10 月底，Clone 找來(lái)了英偉達(dá) IsaacGym 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Viktor Makoviichuk 擔(dān)任公司的首席科學(xué)家。

IsaacGym 是一款主要用于機(jī)器人學(xué)習(xí)，基于 GPU 的高性能物理模擬環(huán)境。

Viktor Makoviichuk 的加入或許將大大提高 Clone 機(jī)器人的智能水平。

液壓驅(qū)動(dòng)的難題已經(jīng)被 Clone 化解了？

Clone 發(fā)布新的人形機(jī)器人后，在歡呼鼓掌之外，各種質(zhì)疑也接踵而來(lái)。

原因在于，Clone 選擇了液壓驅(qū)動(dòng)的路線。

這是最負(fù)盛名的機(jī)器人公司波士頓動(dòng)力公司前不久才宣布放棄的路線。

但 Clone 不是一枝獨(dú)秀，加拿大的 Sanctuary AI 也使用液壓驅(qū)動(dòng)的方式造人形機(jī)器人。

在電機(jī)驅(qū)動(dòng)成為主流的大勢(shì)下，為什么他們還要選擇液壓驅(qū)動(dòng)？

因?yàn)橐簤哼�有他們無(wú)法放棄的優(yōu)點(diǎn)。

前 Sanctuary AI 的首席技術(shù)官 Suzanne Gildert 曾表示，只有液壓系統(tǒng)能夠同時(shí)讓機(jī)器人在能夠做一些靈巧操作的同時(shí)，也能夠舉起足夠重的物體。

比如，液壓系統(tǒng)可以讓機(jī)器人既能夠穿針、扭紐扣、以人類速度在鍵盤上打字，也能舉起 50 磅重（約 22.6kg）的手提箱。

液壓系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于，功率密度更大，比電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度更快，力度更大。液壓設(shè)備還具有耐高溫的特性，適合大負(fù)載、環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。

液壓路線被其他玩家放棄，主要是因?yàn)椋?/p>

液壓設(shè)備易破損失去動(dòng)力；零件的復(fù)雜性和高精度導(dǎo)致成本高、維護(hù)難度大；整個(gè)系統(tǒng)能量綜合利用效率不高；噪音大。

波士頓動(dòng)力液壓版 Atlas 的造價(jià)高達(dá) 200 萬(wàn)美元，可以后空翻、跑酷，續(xù)航時(shí)間時(shí)間卻只有 1.5 小時(shí)。

而特斯拉 Optimus 等電機(jī)人形機(jī)器人的續(xù)航則可以達(dá)到 5 小時(shí)左右，Agility Robotics 的 Digit 理想狀況下續(xù)航甚至可以達(dá)到 16 小時(shí)。

但 Clone 似乎已經(jīng)解決了液壓機(jī)器人制造成本高、易破損失去動(dòng)力、噪音大的問(wèn)題。

首先，他們使用的碳纖維骨骼結(jié)實(shí)且造價(jià)很低，在亞馬遜上只需要 97.5 美元就能買到。

其次，Clone 聲稱，他們的液壓管道——也就是肌纖維，一米只需要 10 美元。

Clone 機(jī)器人的整個(gè)身體將主要由聚合物組成。Clone 還介紹，這種材料易于呈現(xiàn)，成本低廉。Clone 將能夠快速、低成本地制造機(jī)器人。

而且，Clone 的液壓管道破損后，還能正常運(yùn)行。

動(dòng)圖中的肌纖維已經(jīng)被人用小針戳了很多個(gè)洞，但是仍然能正常收縮，并沒(méi)有失去動(dòng)力。

更特別的是，Clone 機(jī)器人是用水作為液壓介質(zhì)的。

此前液壓版 Atlas 使用的是液壓油，既不易取得，漏液后也難以清潔、污染環(huán)境，水就沒(méi)有這些缺點(diǎn)。

在聲音方面，Clone 公司的水泵運(yùn)行聲音為 36 分貝，這相當(dāng)于圖書館環(huán)境的分貝。

相比其他液壓人形機(jī)器人，Clone 的機(jī)器人具有安靜、輕量、制造成本相對(duì)較低的特點(diǎn)。

在續(xù)航時(shí)間上，Clone 也有目標(biāo)。Dhanush 透露他們希望機(jī)器人能夠雙班倒工作，在不充電的情況下連續(xù)工作 16 個(gè)小時(shí)。

目前 Clone Alpha 只有上半身的原型機(jī)，還沒(méi)有雙腿。

Clone 稱將會(huì)很快給機(jī)器人裝上雙腿，并且在明年預(yù)售 279 個(gè) Clone Alpha。

Clone Alpha 行走展示

Clone 的下一代機(jī)器人 Neo 正在開(kāi)發(fā)中。

未來(lái)，Clona 還將為機(jī)器人預(yù)裝上 16 個(gè)家庭場(chǎng)景的任務(wù)技能，包括做三明治、疊衣服、安裝洗衣機(jī)、自主充電等，并給機(jī)器人配備一個(gè) Telekinesis（心靈遙感）訓(xùn)練平臺(tái)，讓用戶能夠自己教機(jī)器人學(xué)會(huì)新技能。

Clone 首席技術(shù)官ukasz Kolik 表示，在 2026 年，Clne 機(jī)器人就能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能。

逆流而行的 Clone 能否走出自己的道路？沒(méi)人知道答案。

但對(duì)于人形機(jī)器人行業(yè)而言，每一個(gè)光點(diǎn)，都有可能成為耀眼的星辰。

       原文標(biāo)題 : 164個(gè)逆天自由度，和人類一樣靈活的機(jī)器人出現(xiàn)了