馬年春晚小品《奶奶的最愛》中,機器人組團登場。1996年春晚小品《機器人趣話》中的人形機器人家庭應用場景,在30年后的馬年春晚上落地為現實。
其中“蔡明”仿生人形機器人以近乎真人般細膩的面部神態與流暢自如的動作表現,令全國觀眾為之驚艷,也生動展現出國產人形機器人技術實現的新飛躍。
(資料圖)
“蔡明”仿生機器人是如何打造的?記者獲悉,從確定仿生人形機器人要登上春晚開始,僅經過兩個多月,北京科技企業松延動力就完成了從全棧自主研發到迭代三版的全流程,在機器人的結構和算法優化上,攻克了眾多技術難關。
仿生人臉內部放入了32個電機
仿生人臉和人形機器人兩者構件集成的復雜度不同,人形機器人體積大、支撐性好,構件組合受空間約束較小,可靈活調整外觀。但仿生人臉需要把所有結構件、機械件、電子件都放進空間很小的頭部,支撐動作,同時要解決構件排列、散熱等問題,所以難度很高。
仿生人臉對結構設計的要求極高,只有足夠多的動效點才能支持足夠豐富的表情。松延動力打破了行業技術瓶頸,其核心突破集中在仿生人臉的底層技術架構:不僅是在鉑金硅膠中添加高分子材料,增強了仿生人臉的拉伸自然度與耐久性,還通過高緊湊型驅動設計,在一個空間有限的仿生人臉內部放入了32個驅動動作的電機。
其中,僅嘴部就有12個。為克服唇部適配發音困難的技術難題,松延動力選擇自研支持高幀率大電流的多路電機驅控板,讓表情控制頻率由10Hz提升至60Hz,大幅提升了唇型動作的靈活程度。同時,設計了3個自由度的頸部,讓脖子動作可以與臉部的表情高度協同。
據科研人員介紹,仿生人形機器人與雙足人形機器人的區別在于,雙足人形機器人一看就是“機器人”,充滿了機械感,人對其動作和行為的要求不自覺會降低。而仿生人形機器人高度擬人,人們下意識以人類行為為評價基準,而人的上限很高,所以對技術的要求更高。
為了在節目中呈現自然的效果,比如進行到劇情需要的點,需要機器人做出反應,不僅表情,脖子、肩膀的動作,甚至眼神角度都要精準調試。這時,脖子要有三個自由度,才能做出自然的動作,人形機器人是沒有這個要求的。為了讓脖子的運動達到“自然感”,科研人員重新設計頸部機械結構,在提升運動流暢性與平順度的同時,進一步壓縮體積、降低空間占用,并減少物理干涉。
去年仿生人臉產品已走入商業導覽等多個場景
結構搭建的是骨架,要讓仿生人形機器人“動起來”,還要“動得像”,算法突破為其注入了“靈魂”。松延動力自主研發的多模態情感交互大模型與情緒識別大模型,讓仿生人形機器人能捕捉外界的信息,再搭載自研的Audio2Face算法和表情驅動D2P算法,才讓春晚舞臺上的仿生人形機器人更加生動形象。
為了克服仿生人形機器人的“恐怖谷效應”,松延動力還自主構建了覆蓋口型、表情、眼神、頸部姿態及手勢的多模態協同表達模型。比如讓機器人身體呈現出呼吸起伏的幅度,對話時頸部和手臂還能配合表情實現動作。通過一系列技術的協同調動,才讓其呈現出像自然人一樣的“生息感”。
雖說技術難度高,但在松延動力看來,仿生人形機器人并非“實驗室產品”。在2025年,其已將仿生人臉產品送入了商業導覽等多個場景中。同時,完成了面部制成技術的流程標準化以及產品的耐久測試。在完善裝配生產的工藝流程后,松延動力已成為可以批量生產仿生人形機器人的企業。
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