01.从小米、字节机器人工程师到入局灵巧手创业位德浩的技术生涯始于哈尔滨工业大学。2018年起,他加入机器人国家重点实验室,面向工程化应用场景开展研发,主导过手术机器人、外骨骼机器人等偏向实际应用的项目。2020年,在香港中文大学的天石机器人研究所担任研究助理期间,他开始研究基于形状记忆合金的机器人,由此正式转向灵巧手领域的探索。在清华大学读研期间,位德浩从0到1搭建起了一个20自由度的绳驱灵巧手,涵盖结构、硬件、控制到算法,之后基于这个灵巧手开展了强化学习和模仿学习算法方面的研究,逐步成为灵巧手领域的全栈工程师。与此同时,他还在小米人形机器人研发中心担任实习算法工程师,参与了小米第二代人形机器人“铁大”的研发,主要负责基于灵巧手的操作算法、遥操作系统的研发工作,还做了一个灵巧操作的“real to sim to real”数据采集系统,并在小米汽车的工业场景里进行产品的应用验证。2023年从清华大学毕业后,位德浩加入字节跳动的人工智能实验室,负责机器人操作大模型的研发工作。但在工作中,他发现,当时采用的两指夹爪操作方案存在显著局限:两指夹爪执行的最常见任务是Pick and Place,随着应用场景的不同,可能会出现抓握能力弱,数据采集效率低等问题。而五指灵巧手与人类手部高度仿生,可直接迁移人手操作数据。并且从抓握能力上看,两指夹爪仅两点接触,只有多点接触才能实现稳定抓取和操作。从技术演进路径判断,他认为两指夹爪在算法上已经穷途末路,五指灵巧手才是破局关键。正是这个时候,具身智能风头正盛,位德浩决定入局灵巧手创业。有创业想法后,他找到了过去长期并肩作战参加过各种智能机器人大赛、在技术研发和项目协作上很有默契的同学,还邀请了香港大学的罗平教授担任公司的首席科学家。罗平是位德浩的师兄的老师,两人早期就在机器人领域有过交流合作,位德浩之前还被罗平邀请到香港大学的实验室指导灵巧手设计。
▲左为星际光年创始人位德浩,右位首席科学家罗平
学院派出身的团队,虽然沉淀了一定的技术研发能力,但也存在一定不足。位德浩坦言,成员基本上都是刚毕业或毕业不久,可以说是国内最年轻的灵巧手团队。创业初期,团队因供应链管理经验匮乏,在产品定义和工艺选择上走了不少弯路。之后,创始成员花了许多时间通过各种渠道搭建团队,组建了从结构、机械到嵌入式硬件和软件、运控以及算法的全栈团队,才顺利把产品做出来。从大厂工程师到创业者,位德浩也谈及自己初期更多从事技术工作,但后来意识到,如果只做技术而缺乏全局规划,无疑是对团队资源的浪费,需要将更多精力转向公司战略规划和组织管理上。02.灵巧手由AI算法定义已推出20自由度的绳驱灵巧手在位德浩看来,灵巧手从来不是一个单纯的硬件,而是被AI算法定义的硬件。星际光年的灵巧手产品采用的是绳驱方案,这一方案早在2000年就有团队进行尝试,但当时受制于算法能力难以落地。“在强化学习或模仿学习出现前,灵巧手很少被业界提及。因为灵巧手本质上是一个具有20多个自由度的机械臂,这么高自由度的机械臂无法通过传统控制算法来操作。”位德浩说。直到2018年,OpenAI发表《Learning Dexterous In-Hand Manipulation》一文,用强化学习控制灵巧手完成转魔方的动作,业界才意识到:精细化操作必须依赖AI,传统算法难以实现。灵巧手必须依赖强化学习或模仿学习,否则不仅无法实现灵巧手的精准操控,甚至难以完成其基础功能设计。位德浩介绍,选择绳驱方案是因其对灵巧手而言潜力最大。通过电机外置设计,绳驱方案能在结构上解决灵巧手尺寸、自由度、负载、速度的“不可能四角”的问题,同时这四个方面做到极高水平,接近人手性能,这是其他方案无法实现的。而针对绳驱方案可能存在可靠性低、寿命短的问题,团队从三方面优化:一是采用自研复合材料绳索,具备优异的抗断裂和耐摩擦特性;二是优化结构设计,减少绳索摩擦,延长寿命;三是通过运动控制算法降低绳索蠕变影响,实现自动张紧,提升可靠性。目前,星际光年已推出两款全栈自研的核心产品:第一款是轻羽15 Pantheon Hand 01,拥有轻量化+高自由度+超强性能+模块化易维护的特性,具备20个自由度(15个主动自由度),速度达2赫兹,指尖负载4公斤,重量仅350克。团队在轻羽15全手上布置了超过45个自研的传感器,可以实时精准感知每个关节和电机的运动状态,结合自研的机器人柔性并联绳驱的运动控制算法,使其实现了全球最高单指重复定位精度0.14mm。