AI时代的轮式人形机器人：优势、应用与未来展望
AI时代的轮式人形机器人：优势、应用与未来展望
在AI快速发展的今天，轮式人形机器人凭借其独特的优势在多个领域展现出强大的应用潜力。本文将为您详细介绍轮式人形机器人的定义、工作原理、优势以及实际应用案例，帮助您全面了解这一前沿科技。
什么是轮式人形机器人？
轮式人形机器人是一种以轮子作为主要驱动方式、外观和结构模仿人类形态的机器人。这种人形机器人结合了轮式移动的高效性和人形设计的灵活性，能够在多种环境中移动并执行多样化的任务。
其主要特点包括：
- 轮式驱动：采用轮子作为移动方式，能够实现快速且平稳的移动。
- 人形结构：整体外观和关节结构与人类相似，拥有类似头部、躯干、手臂和腿部等部分。
- 灵活性：可以模仿人类的动作，执行人类活动所需的任务。
- 智能性：通常配备传感器和人工智能模型（或机器人系统），能够感知环境、进行自主导航和任务执行。
轮式人形机器人常见的驱动方式有：
- 电机驱动：使用电动机控制轮子的转动，是最常见的驱动方式。根据控制的精确程度和需求，电机可以是直流电机、步进电机或伺服电机等。
- 差速驱动：通过调整左右轮的转速差来实现转向和移动，类似于坦克的履带式驱动方式。
- 多轮配置：根据需要，可以配置两轮、三轮或四轮，甚至更多。两轮配置通常需要额外的平衡控制系统来保持直立。
- 悬挂系统：某些轮式机器人为了适应复杂地形，会配备悬挂系统以提高通过性。
轮式人形机器人与双足人形机器人的对比
轮式人形机器人在移动速度、能耗、负载能力等方面具有优势，适用于规整、平坦的环境及任务重复性高的场景。值得一提的是，轮式人形机器人的造价比双足人形机器人低，意味着客户在租赁或购买时可以相对低成本的投入。而双足人形机器人在地形适应性、灵活性、交互体验等方面更占优势，适合不规则、复杂的环境以及需要高度灵活性和互动性的应用。
现实中看，无论是工业还是其它行业领域的应用，包括商场，就地形和环境而言，基本是平地、规整的环境，因此轮式人形机器人更适用。当然，一切围绕客户的部署环境而定，以下表格的特性维度，可以作为客户在决策选择哪种类型人形机器人的指标。因此，这些指标存在一定的权重，比如在巡逻场景，客户优选轮式人形机器人作为自动化方案。
轮式人形机器人是怎样工作的？
轮式人形机器人主要通过多种传感器和先进AI算法实现高效的移动和交互。首先，通过摄像头、雷达和超声波传感器，机器人可以感知周围环境的信息，包括障碍物、地形和路径等。这些感知数据通过SLAM（同步定位与地图构建）技术进行处理，帮助机器人实时构建环境地图，规划出最佳的移动路径。
在控制系统中，机器人根据规划的路径和任务需求，控制电机来驱动轮子的转动，实现移动和转向。在特别需要平衡的两轮机器人设计中，陀螺仪和加速度计等传感器会实时监测机器人的姿态，通过调整电机的输出来保持平衡，以确保机器人在各种地形上的稳定行驶。
为了与人类进行有效的沟通和互动，现在的轮式人形机器人配备了多模态的AI模型，既可远程操控，能够通过语音识别、手势识别等技术，与人类进行实时自然的交互。这些技术不仅可以接受人类的指令，还能提供实时反馈，基于大行为模型来驱动任务的执行，满足各种复杂的操作需求。
轮式人形机器人应用案例：德国航空航天中心的Justin
轮式人形机器人作为人形机器人驱动方式的一种，也很早被开发和应用，比如德国航空航天公司的Justin （也称为Rollin' Justin ）在2009年发布，当时是一款具有两条手臂的自主可编程轮式人形机器人，由位于德国韦斯灵的德国航空航天中心(DLR) 机器人和机电一体化研究所开发，可人工远程遥感进行控制。如今它正在用AI训练和机器人学习，未来可用在家庭和工业及航天领域，比如可以自主接球、煮咖啡，并且帮助航天员修复卫星。
AI时代的轮式人形机器人代表
轮式机器人或轮式人形机器人很早便发展和成熟应用，我们在餐厅或酒店常见的可编程的机器人便是轮式驱动。而自AI发展，尤其是大模型（尤其是VLM/BLM等视觉、行为大模型的应用。）爆发以来，人形机器人在自主性上得到提升，比如英伟达的GR00T，帮助如1XEVE/NEO、Digit等一众明星人形机器人接受真实或模拟训练，使其可以短时间内真正自主执行任务。
我们在全球人形机器人wiki里也收录不少来自AI驱动的轮式人形机器人（39个），现在，从中选择一部分具有代表性轮式人机器人。
EVE 是挪威机器人公司1X打造的一个先进的轮式人形机器人，由OpenAI支持，目前也训练几百个机器人模型，让其可以集群和单一单位自主执行任务。EVE身高约1.87米，体重约87公斤，最高时速可以达到14.5公里/小时，即4米/s，速度比双足人形机器人快很多，并且携带能力约15公斤，一次充电一小时可以跑6个小时。作为一个通用人形机器人，也适用多场景，目前主要用在医院、航天航空中心、物流领域进行日常任务护理、巡逻等场景应用。