文｜罗宁

“这个机器人的每个环节，拆掉皆够我们一个院当毕业设计了。”

“如今终究了解为何十个通俗工程师还比不上一个天才工程师了。”

四个月前，B站UP主稚晖君凭仗一辆能够自动驾驶的自行车登上热搜（之前的文章链接），颠末一段时间的“闭关修炼”，当他再次上传视频时，又给我们带来了不小欣喜：这一次，君制出了一台好像《钢铁侠》里一样刁悍的机器臂Dummy，让很多业内人士看完直呼好强。

稚辉

机器臂还许各人皆见过，正在工业范畴，无论是汽车装配制作照旧机器加工，几近千篇一律皆由机器臂来运作，正在太空中，本年由中国自立研制的天和号空间站上还涌现了大型机器臂的身影。但由于价钱和功效限定，正在绝多数人家庭中，我们几近看不到它，那末稚晖君自身着手造出的这台机器臂究竟有什么尤其？

首先，这台机器臂具有特别且有用的交互体式格局。除传统的电脑输入指令、图形化相位机、手动示教等体式格局操控外，稚晖君的这台机器臂还加入了一块显示屏，能够经由过程无线连接来直观看到机器臂举措并操纵它。

不宁唯是，他还做了更斗胆勇敢的设计，只需要本身手持远端控制器，就可以同步机器人实现手部的各类行动，操纵愈加简单丝滑，一会儿就让机器臂具有了刁悍的行动本领。

但稚晖君还没有满意，经由革新的手持遥控器具有力反馈马达，没有但能正向操控机器人的夹爪，还能在抓取物品后长途感觉到抓取时的力度，因而，操纵那样一套可以长途感觉操控力度的安装，这台机器臂实现了雷同达芬奇机器人一样平常刁悍的“手术”才能，好比为葡萄做一个缝合手术。

很难设想，这个功效如斯强盛的机器臂居然是稚晖君操纵业余时候，正在四个月时候以内做出来的，但为什么要做那样一台机器臂？又有哪些立异的地方使人存眷？正在视频中，经由过程稚晖君分享的设计和思索全程，我们也许能从中一窥现在中国机器臂范畴的变更和这种产物更深层的意义所正在。

每一个理工男大概皆梦想过具有一台机械臂，稚晖君也是如斯，他干这个项目标出发点来自于淘到的一个二手机械臂。只管这台机械体型玲珑，但配套材料险些为0，要想实现本人心中盼望的各类功用，稚晖君需求本人入手，他把全部历程分红三步：

第一步，功用设计。包含根本功用和扩大运用两局部，根本功用就例如动力学节制、可调换结尾效应器、机位交互等局部。扩大运用则包含AR数字孪生、力觉同步、空间行动捕获、自立抓取、语音节制等局部。一切功用皆要在根本的机器臂上自行解决，这相当于有了食材，但要本人做出完备的一道菜。

第二步，理论阐明。设计好功用以后，不单要从运动学阐明实现功用的各类参数和算法，还要用动力学去搞定机器臂正在流动中用到的各类复杂情况，干理论阐明的目标是正在全部设计过程中“有法可依”，理论虽然死板，但却贯串到了每个重要环节。

第三步，手艺线路。经由理论阐明后将一切功效拆分红详细的环节，此中包罗机器臂本体的结构设计和ID设计，闭环伺服和控制器的软件和硬件设计，和空间定位装配的设计，层层相扣的环节组合在一起才气实现终极的功效方针。

根据这个三步计划，稚晖君首先要在硬件层面顺次处理机电、驱动器、减速器这三大中心一些的设计。

普通情况下，工业机械人中采纳的全是无刷伺服机电，这类机电的益处在于静态相应、力矩和精度上都很不错，但考虑自身的机械臂构造松散，稚晖君采纳了步进机电作为中心，长处在于精度极高，错误谬误在于高转速下力矩较小，因而他又搭配了谐波减速器作为变大力矩的配件组合，至于驱动一些，为了包管精度和体积的最小化，稚晖君设计了一个步进机电的一体闭环驱动。

正在筹办好了机电、驱动器、减速器三大硬件部门以后，稚晖君入手下手对机器臂的软件层面睁开设计，这部门一样十分重要，稚晖君提到全部项目耗费工夫最多的恰是软件部门。

这台机器臂软件焦点在于算法，其中就包孕运动学正逆解的算法和动力学模子的实现。

前者可以获得机器臂的每一个枢纽角度和终究末尾位置之间的正逆解求解干系，后者则适用于实现碰撞检测、柔性节制、力学反应等良多功用，这又涉及到大批庞杂的矩阵和偏微分测算，正因如此，机器人才得以尽量接近于人的手臂一样做出种种灵敏行动。

别的，稚晖君还设计了命令行、图形化的上位机、手机端APP和无线示教固件等等，这还不敷，为了可以让机器臂和自身的手同步做出种种行动，他还将双目相机、AHRS体系、华为昇腾AI算力平台调集在一起，设计了可以“同步实际”的长途操控体例，乃至还在主控制器傍边使用了基于LiteOS内核的鸿蒙体系，而这一切都是为了可以让机器臂活动自若，并便于操纵，正如视频中他自身总结的那样：

“这个项目表面上看起来是电子和机器，实在背后满是算法和数学。”

虽然视频只有16分钟，但稚晖君为了造出这台机器臂整整花了4个月时候，阅历了150个版本的修正，可以说，现在可以保证前面提到的各式各样的“乌高新科技”操纵，是因为稚晖君把一台二手且完整不敷智能的机器臂变成了一个全新的、附加各类智能功用的新产物，那样硬核且壮大的机器臂，自然也就比平凡的机器臂更能充任他的桌面小助手了，而由那样一个产物，我们也许还能看到中国机器臂范畴的另一面。

明眼人大概发现了，视频中稚晖君淘到的二手机器臂，来自于海外日本三菱公司，而视频中使用到的谐波减速器，正在很长一段时间皆几近由海外公司把持。

作为一种从上世纪70、80年代斯坦福大学实验室中走出的两种机器人形态之一，机器臂正在工业机器人行业曾经存正在半个多世纪，但中国正在相干行业的焦点技术上仍旧和海外有很多差异。正如中国科学院院士，清华大学人工智能研究院传授张钹正在2021年天下机器人大会演讲时提到的：

“国产工业机械人多集中于低端应用领域。相对较庞杂的多枢纽机械人市场，外洋公司占有中国市场的90%以上份额。中国的工业机械人绝大部分只是组装， 国产自立品牌中心零部件技能尚有差异。国产机械人中80%-90%利用外洋减速器，60-70%利用外洋机电、40%-50%利用外洋控制器，缺少中心零部件技能。”

（图自前瞻家当研究院）

一名长时间正在工业机器人范畴事情的从业者还向光锥智能示意：“中国工业机器人起步较晚，此刻市场上叫得响的品牌，除新松，其他绝大部分应当全是正在2008年以后建立的，手艺堆集取四大家族的30-40年堆集未可同日而语。”

尤其是正在机器臂范畴，正在他看来，因为相干范畴的硬件技能已较成熟，中国很难揭橥有较高影响力的创新型学术论文，这招致该范畴贫乏一流学者引领新技能进步，还影响了中国机器臂工业的进步。

还许，还正因中国公司未能实现机器臂核心技术打破，我们现在依旧未能让机器臂还走进寻常百姓家庭中，这类比照正在曾配合起源于实验室的另一种机器人比照之下更加激烈。

曾经正在斯坦福大学实验室出生的两种机械人，其一是有滚轮的移动机械人，其二则是机械臂，前者正在现在伴随着机械视觉、自动驾驶等技能的成熟和遍及，成为扫地机械人、旅店效劳机械人的核心技能，不仅可以快速落地，并且价钱还可以持续下探，但后者则因为中国核心技能和零部件迟迟未能实现创新和技能逾越，今朝仍旧没法保证降低成本，还就没有可以进入普通百姓家庭中的机遇。

相比海外公司，中国机器臂厂商次要扎堆于中低端范畴，欠缺核心技术，假如你正在电商平台搜索，会看到大批价格低廉但功用却非常鸡肋的机器臂产物，正如稚晖君正在视频中提到的那样，这一些产物既不合适深度开辟，实用性还并不高，这大概还是让人感触痛惜的中央。

不外，再来看稚晖君的此次项目，还能发觉其闪光的一面，只管正在机器臂范畴海外公司正在焦点技术上特别硬件局部已经非常成熟，但正在人工智能和深度进修算法上，中国公司却有时机可以弯道超车，正如谁还不容易想到谷歌已经愚人节的玩笑——无人自行车会正在中国少年的手中酿成实际，这一次的机器臂升级还让我们看到了软件从头界说机器的概率，这还许才是华为“天才少年”做出这一些发觉的真正意义，就如任正非正在本年八月的发言时说到的：

“关于2012实验室，公司从未为过你们过量束缚。例如，有些人研讨自行车的自动驾驶，公司没有束缚过他。我们要出产自行车吗？没有啊。这是他把握的一把“手术刀”，大概今后会阐扬什么作用，发生什么伟大的商业价值。”

正在算法和数学危害的将来天下中，我们很有时机实现反超。