繼成功完成全球首場人形機(jī)器人8小時續(xù)航直播后，開普勒人K2“大黃蜂”再迎重磅突破。

近日，“特斯拉平替”開普勒K2“大黃蜂”完成全新動態(tài)升級，并發(fā)布國內(nèi)首例“混合架構(gòu)抗擾動步態(tài)實(shí)錄”視頻。

憑借“滾柱絲杠直線執(zhí)行器混動架構(gòu)”的技術(shù)突破，即滾柱絲杠直線執(zhí)行器+旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器相結(jié)合的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)路線，K2“大黃蜂”不僅實(shí)現(xiàn)了類人的直膝步態(tài)，更標(biāo)志著國產(chǎn)人形機(jī)器人在運(yùn)動控制領(lǐng)域邁入國際前沿陣營。

視頻中，開普勒K2“大黃蜂”相較之前版本，確實(shí)更像人了許多，而且步態(tài)更加輕盈，速度也更快，在瀝青、磚石、塑膠、草地等復(fù)雜地形挑戰(zhàn)中，也能做到如履平地。面對工作人員的外部推搡干擾，機(jī)器人依舊可以保持穩(wěn)健前行，充分展現(xiàn)了其強(qiáng)大的平衡能力與環(huán)境適應(yīng)性。

此外，在開普勒剛剛發(fā)布的實(shí)訓(xùn)視頻中，開普勒K2“大黃蜂”也已經(jīng)可以通過分層模型VLA+語義識別，聽懂自然語言指令，按照需求給大家分發(fā)物品，完成多種精細(xì)任務(wù)，其絲滑程度媲美特斯拉Optimus。

“行走+操作”的雙重突破，網(wǎng)友紛紛表示被驚艷到，國產(chǎn)人形機(jī)器人，終于可以從容地走出實(shí)驗(yàn)室大門了！

01.

要知道，在人形機(jī)器人領(lǐng)域，“類人”是行業(yè)長期以來追求的目標(biāo)。傳統(tǒng)人形機(jī)器人多采用單一驅(qū)動方式，要么難以兼顧負(fù)載與靈活，要么步態(tài)僵硬、能效低下。開普勒K2“大黃蜂”此次步態(tài)升級的核心，在于混合架構(gòu)仿人直膝步態(tài)行走及抗擾動。

這套架構(gòu)中，直線執(zhí)行器如同機(jī)器人的“腿部肌肉”，提供行走所需的核心動力；旋轉(zhuǎn)電機(jī)則扮演“調(diào)節(jié)神經(jīng)”的角色，實(shí)現(xiàn)動作微調(diào)和步態(tài)切換，讓機(jī)器人能適應(yīng)不同地形。

在機(jī)器人學(xué)界，這項(xiàng)技術(shù)一直被視為高難度關(guān)卡，需要研究人員構(gòu)建復(fù)雜的運(yùn)動學(xué)模型，精準(zhǔn)控制每個關(guān)節(jié)的力矩輸出。但突破之后，優(yōu)勢立竿見影：機(jī)器人步態(tài)自然度大幅提升，能效利用率顯著優(yōu)化，面對復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力也更強(qiáng)。

如今，這一技術(shù)路徑已得到行業(yè)巨頭驗(yàn)證，特斯拉Optimus、小鵬等國際前沿團(tuán)隊(duì)均采用類似方案。以特斯拉為例，Optimus下肢則多采用線性驅(qū)動，利用無框力矩電機(jī)配合行星滾柱絲杠等，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，驅(qū)動腿部膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)等的伸屈和移動，在保證機(jī)器人有足夠力量支撐身體與完成任務(wù)的同時，實(shí)現(xiàn)了較好的運(yùn)動靈活性，足見該技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的前瞻性。

今年4月，特斯拉在X上分享的最新視頻中，Optimus的行走速度大幅提升，展現(xiàn)出其在步態(tài)速度優(yōu)化上的顯著成果。而K2“大黃蜂”則在自創(chuàng)技術(shù)體系下，達(dá)到了與之相近的步態(tài)自然度，加之大腦部分進(jìn)行了再升級，采用分層模型VLA+語義識別，K2“大黃蜂”已經(jīng)可以進(jìn)行深度推理與規(guī)劃，基于擴(kuò)散變換器（DiT）的動作模塊快速生成動作指令，實(shí)現(xiàn)毫秒級響應(yīng)，尤其在復(fù)雜地形適應(yīng)性測試中，二者均能平穩(wěn)跨越障礙物，展現(xiàn)出混動架構(gòu)的強(qiáng)大優(yōu)勢。

作為全球首款商用行星滾柱絲杠人形機(jī)器人，開普勒K2“大黃蜂”這一選擇與特斯拉Optimus的技術(shù)決策邏輯相通，皆因行星滾柱絲杠具有三大不可替代的優(yōu)勢。

首先，高能效與高精度。行星滾柱絲杠通過滾動摩擦傳遞動力，能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)81.3%，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)傳動部件，既能為步態(tài)切換提供持續(xù)動力，又能減少能耗，機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)充電1小時，連干8小時；同時，低摩擦設(shè)計(jì)大幅降低熱變形與磨損，確保機(jī)器人長期運(yùn)行下的定位精度，讓每一步的落點(diǎn)誤差控制在毫米級。

其次，是超強(qiáng)承載與適應(yīng)性更便于任務(wù)執(zhí)行。行星滾柱絲杠通過螺紋滾柱形成多接觸線，受力面積遠(yuǎn)超滾珠絲杠，擁有極強(qiáng)的負(fù)載力，可實(shí)現(xiàn)雙臂負(fù)載30公斤，即便在攜帶重物行走時，也能保持步態(tài)穩(wěn)定，且能適應(yīng)高沖擊、多粉塵的工業(yè)環(huán)境，無需頻繁維護(hù)。

最后，運(yùn)動平穩(wěn)性。螺紋滾柱的連續(xù)接觸消除了傳統(tǒng)傳動中的沖擊振動，讓K2“大黃蜂”的步態(tài)更流暢，行走噪音也顯著降低，更適合與人類協(xié)同作業(yè)的場景。特斯拉Optimus在人機(jī)協(xié)同場景中，曾憑借低噪音與平穩(wěn)步態(tài)獲得了廣泛關(guān)注。在一些展示視頻中，Optimus能夠在不干擾周圍環(huán)境的情況下，較為安靜且平穩(wěn)地移動，K2“大黃蜂”在這一維度上同樣表現(xiàn)出色，可在商場、醫(yī)院等對噪音敏感的區(qū)域與人類安全共處。

作為混動架構(gòu)的人形機(jī)器人，技術(shù)難度體現(xiàn)在哪些方面？相比串聯(lián)結(jié)構(gòu)，串并聯(lián)混合的復(fù)雜結(jié)構(gòu)使其運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)模型都更為復(fù)雜，機(jī)器人的平衡控制難度、地形適應(yīng)難度、步幅步頻調(diào)節(jié)難度、動力分配難度、容錯恢復(fù)難度都更高。K2“大黃蜂”在實(shí)現(xiàn)混動架構(gòu)步態(tài)時，就面臨兩大核心挑戰(zhàn)：絲杠力學(xué)的復(fù)雜控制，以及“仿真到現(xiàn)實(shí)”（Sim-to-Real）的差距跨越。

在絲杠力學(xué)控制上，K2“大黃蜂”的串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)準(zhǔn)直驅(qū)機(jī)器人的串聯(lián)結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多。研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要精準(zhǔn)推衍絲杠與關(guān)節(jié)間的關(guān)聯(lián)，比如絲杠長度與關(guān)節(jié)角度、絲杠速度與關(guān)節(jié)角速度、絲杠出力與關(guān)節(jié)力矩的對應(yīng)關(guān)系。上層控制器規(guī)劃的關(guān)節(jié)參數(shù)，要轉(zhuǎn)化為直線電機(jī)的執(zhí)行指令；電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，又要反饋給控制器調(diào)整策略，任何一環(huán)的誤差都可能導(dǎo)致步態(tài)失衡。

開普勒團(tuán)隊(duì)深入研究絲杠力學(xué)，通過精細(xì)化建模與反復(fù)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)了高負(fù)載、復(fù)雜動作下的精準(zhǔn)控制，讓機(jī)器人每一個動作都更貼近人類自然行走邏輯，真正做到更像人。

而Sim-to-Real的差距，則是人形機(jī)器人領(lǐng)域的共性難題。仿真環(huán)境中，地面接觸力、關(guān)節(jié)摩擦等物理特性多為理想模型，傳感器數(shù)據(jù)也無噪聲干擾，但在現(xiàn)實(shí)中，足部與地面的動態(tài)摩擦、IMU傳感器的微小漂移、突發(fā)外力的擾動，都可能讓仿真中穩(wěn)定的步態(tài)“失靈”。

為解決這一問題，開普勒團(tuán)隊(duì)采用“強(qiáng)化學(xué)習(xí)+模仿學(xué)習(xí)”的組合策略：一方面，利用GPU加速的物理仿真平臺，讓數(shù)千臺虛擬機(jī)器人在不同地形、擾動場景中并行訓(xùn)練，積累海量步態(tài)數(shù)據(jù)；另一方面，基于海量的真機(jī)數(shù)據(jù)，打磨其專項(xiàng)技能，例如學(xué)習(xí)人類行走軌跡，優(yōu)化腳跟著地、腳尖離地的動作細(xì)節(jié)。

通過雙數(shù)據(jù)飛輪持續(xù)學(xué)習(xí)，開普勒K2“大黃蜂”也在不斷提高對于新任務(wù)的學(xué)習(xí)效率與執(zhí)行任務(wù)的成功率，成為各領(lǐng)域的操作“專家”。

同時，團(tuán)隊(duì)還引入“獎勵函數(shù)引導(dǎo)”機(jī)制，在訓(xùn)練中為機(jī)器人設(shè)置“目標(biāo)”，比如保持平衡、步幅均勻、抗擾動成功等，通過正向反饋不斷優(yōu)化步態(tài)控制策略。這一點(diǎn)也與特斯拉Optimus的技術(shù)思路相通，通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)+仿真訓(xùn)練，將仿真到現(xiàn)實(shí)的動態(tài)適配誤差縮小，滿足工業(yè)等實(shí)際場景對步態(tài)穩(wěn)定性的核心需求。

此次動態(tài)升級，不僅是技術(shù)上的突破，更為K2“大黃蜂”的場景應(yīng)用打開了新空間。在商業(yè)、科研領(lǐng)域，它可成為科研教育的高效“助手”，為機(jī)器人學(xué)、智能控制等專業(yè)提供實(shí)驗(yàn)平臺，助力人才培養(yǎng)；也能化身展廳“講解員”，通過仿人動作與語音互動，讓科技展示更生動；還可承擔(dān)數(shù)采訓(xùn)練任務(wù)，支持遠(yuǎn)程操作與多模態(tài)數(shù)據(jù)采集，為AI算法提供高質(zhì)量訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

工業(yè)場景中，其優(yōu)勢更突出：機(jī)器人雙臂負(fù)載高達(dá)30公斤，能高效完成倉儲物流的搬運(yùn)、分揀任務(wù)；在生產(chǎn)線中，可與工人協(xié)同作業(yè)，提升柔性生產(chǎn)能力；即便在危險(xiǎn)作業(yè)、高粉塵等特種場景，也能替代人工完成任務(wù)，兼顧安全與效率。

值得注意的是，開普勒K2“大黃蜂”是目前全球首款商業(yè)可售的特斯拉同款混動架構(gòu)人形機(jī)器人，硬件自研率達(dá)80%以上，在核心性能上表現(xiàn)尤為突出：續(xù)航能打，充電1小時，可連續(xù)運(yùn)行8小時；負(fù)載強(qiáng)勁，依靠滾柱絲杠提供動力，承載30kg重物毫不費(fèi)勁；性價(jià)比更是亮眼，24.8萬的量產(chǎn)基礎(chǔ)版能讓企業(yè)成本砍半、效率翻倍，這使其在商業(yè)化落地方面具備領(lǐng)先優(yōu)勢。

從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場，K2“大黃蜂”的持續(xù)進(jìn)化，正推動人形機(jī)器人從“技術(shù)展品”向“實(shí)用工具”轉(zhuǎn)變，從發(fā)布國內(nèi)首例“混合架構(gòu)抗擾動步態(tài)實(shí)錄”視頻，到一步步邁向“全能專家”，開普勒不僅展現(xiàn)了國產(chǎn)人形機(jī)器人的技術(shù)實(shí)力，更讓“仿人機(jī)器人走進(jìn)真實(shí)場景”的目標(biāo)更近一步，有望成為拉動人形機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的重要力量。