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川崎載人機器人火了!但造出夢想坐騎還要25年

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作者|Hayward

原創首發|藍字計劃

不愧是世界老牌機器人大國,日本人的確會玩。

4月3日,摩托車巨頭川崎重工公布了一款全新的、他們稱之為未來的“摩托車”產品:CORLEO,一款長著四只腳、氫能源燃料驅動、可供人類騎乘的四足機器人概念模型。



這款產品帶來的震撼莫過于第一次看到會后空翻的人形機器人。按照川崎重工的設想,CORLEO的能力非常強大:

CORLEO的外殼由金屬和碳材質制造,擁有流線型的炫酷造型,軀干從側面看非常像摩托車的車體,不過兩個輪子由四條仿生腿代替;



它的四條腿的腳底都配備了硅膠材質的分體蹄子,能適應砂石、軟質地面,因此具備了四足崎嶇路面行進能力,可以帶著人在森林、戈壁、丘陵、雪山平穩自如地穿梭;

人機工學方面延續了川崎重工摩托車平穩易用的優點,人機交互被設計成初學者也很容易上手的模式,儀表臺用途的前面板集成了載具信息和導航系統,可以利用人體自然傾斜的重心變化控制前進后退和改變方向;



CORLEO配備了150cc的氫燃料發動機作為動力源,產生電力驅動四條腿上的動力單元,可以實現快速奔跑、踱步、跳躍等多樣的動作,低碳、強力、清潔、環保,據說還能保持極致的靜音。



CORLEO計劃在2025年4月13日開幕的日本國際博覽會上展出,這是川崎重工集團專門為“大阪·關西博覽會”未來社會展示項目“未來生活博覽會·未來城市”所準備的2050年概念模型。

視頻一經發布,立即吸引了廣大媒體的瘋狂報道。CORLEO那充滿賽博風、科技風的外觀設計十分抓人眼球,再加上宣傳視頻中所展示的強大性能,騎著CORLEO在一片森林中穿梭,時而爬上土坡,時而跳下石堆,時而在溪邊漫步,時而沿著河岸奔跑,涼颼颼的風吹在臉上,大自然的一切都和你親密接觸…這得多美好啊。

雖然川崎CORLEO吹得是挺好,但不少網友就是不買賬。隨便在視頻網站上翻了下評論區,不接受畫餅的大有人在。



歸根究底,“載人”、“四足機械馬”本來就是機器人業界玩剩的概念。先不說川崎CORLEO有“舊瓶裝新酒”博眼球的嫌疑,未來要量產也面臨一堆問題。



舊瓶裝新酒?

把四足機器人打造成載具來載人本就不是新鮮的概念,受到各種影視作品和小說的啟發,目前主流的機器人公司在研發四足機器人的時候。或多或少都會考慮一下“載人”的可能性。

現存主流的四足機器人絕大部分都是工業、安防用途,本身就具備一定的負重能力,有部分產品的負載能力甚至能支持一名成年人坐上去,這就說明了“載人”在四足機器人領域并不是一個新鮮概念。

特別是評論區經常提到的宇樹,對,就是那個在春晚舞臺上扭秧歌的宇樹,確實是一個好例子。



24年年底,宇樹讓自己的工作人員騎上了B2-W工業機器人,客串了一下現實版的“呂布騎狗”。

B2-W有一個專門的高負載模式,有數據顯示在站立的姿態下最高負載可達120KG,理論上除了超重人群,完全足夠承載一個成年人的身軀。

載人之后機器人的表現看著也沒有受到太多影響,四肢沒有因為負重過度壓縮,速度幾乎和無負重保持一致,并且面對土坡、斜坡等環境也有了一定的越障能力。

不過,也許把宇樹B2-W的四肢末端從輪子換成硅膠足,更加對應川崎CORLEO的形態。有博主自行測試了機械足狀態下的宇樹機器人載人能力,除了走起來顛簸一點、速度慢了一點外,看起來也沒什么大問題。

人都坐上去了,機器人又能動,宇樹B2-W怎么就不是載人了呢?

當然嚴格意義上的載人,宇樹還真不算。包括宇樹B2-W在內的所有工業四足機器人,“載人”功能都是單純把人當成重物來運輸而已。

負載狀態下的機器人靈活性、活動范圍都會大幅度削減,不僅不允許上下樓梯和斜坡,續航時間也會大幅縮短。另外現在操控機器人還要用到遙控器…

所以,從功能性來說,把目前四足機器人的“載人”看成是川崎CORLEO的“低配平替”,那還真是睜眼說瞎話了。

說到底目前四足機器人的負載模式是運貨的,想要實現真正的載人,四足機器人至少得先實現“大型化”。



大型化困境

真別以為這里的“大型化”只是單純的等比放大。四足機器人要做得更大只甚至到達能載人的標準,機器人的結構、關節、電控、算法幾乎都要重新設計。

比如四足機器人載人需要極高的關節扭矩和功率密度。

當前主流的電機驅動系統(如無刷電機)雖在輕量級機器人中表現優異,但面對人體重量(通常需承載60-100kg)就會出現電機輸出力矩和散熱能力不足的問題,而使用更高功率的電機又要面臨能源消耗太大和尺寸太大的問題,目前還沒有找到兩全之策。



|圖源:波士頓動力

另外,載人四足機器人需在保證結構強度的前提下減輕自重。

小型的四足機器人四肢結構簡單,看上去就像插著四條“棍子”。這種“細狗”尺寸的機械腿目前使用的主流材料(如航空鋁、碳纖維)雖能降低重量,但關節和腿部結構的抗疲勞性仍無法長期承受人體重量沖擊;如果做成CORLEO那樣的大粗腿也許能解決載人后的重量沖擊問題,但又會極大地增加機器人的自重。

算法的提升也是四足機器人大型化乃至實現載人的關鍵。

載人場景需機器人具備高度動態平衡能力,尤其在上下坡、跨越障礙時需實時調整步態;四足機器人每條腿通常有3-4個自由度,載人時需協調12-16個關節的運動、同時兼顧機身姿態和乘客舒適性,算法實現的難度非常高。



|圖源:波士頓動力

最后,大型化+載人意味著重量飆升,需要電池輸出更大的功率,但又受限于四足機器人的體積、電池包的重量,現有的電池技術下還無法實現大功率和長續航的平衡。在大功率放電和持續高負荷工作時電池、電機還會產生大量熱量,對大型四足機器人的電池、關鍵部件散熱有很高要求。

目前工業四足機器人將自重控制到100kg級別已經是極限了。未來還要依賴材料學和電池技術的進步,才有可能繼續讓四足機器人變大,甚至有可能這一天永遠不會到來。

因此,“大型化”是一個牽一發而動全身的大工程。這不僅是目前四足機器人遇到的難題,也是大型化四足機器人—CORLEO想順利量產要面對的難題。



量產難題

正因為四足機器人的大型化難度高,讓大家對川崎CORLEO的量產產生懷疑。

其實川崎預留了25年的研發時間,多少有點耍無賴的意思,現在也沒法判斷25年后的情況。但按照目前的技術限制和川崎重工的路線規劃,這四足機器馬確實還存在很多不確定性。

比如按照官方的宣傳,人類騎著CORLEO從疑似懸崖邊的地方一躍而下,高度起碼有三到五米,落地的一瞬間人和坐墊之間是硬連接,只能靠載具的四條機械腿卸力緩震,這就對載具的步態控制、重心控制和機械腿的結構強度都有很高要求。



別看目前比較厲害的四足機器人可以實現2.8米跌落的穩定著陸,但前提是,這些機器人的重量普遍在10kg左右。



作為摩托車“平替”的CORLEO電子元件更多、集成度更高,還要載人,實際重量肯定奔著500kg級別去了;在這個重量下實現3米左右的穩定著陸,技術和材料得進步到什么水平啊。

此外有媒體報道CORLEO的續航能力能達到150英里(約241公里),官方提到它僅使用了150cc的發電機燃燒氫能源進行發電,同時驅動安裝在四條腿上的動力單元和為載具其他設備供能。

在150cc這么小的排量下就能兼具強大的動力和持久的續航力,電機、電控技術估計要達到遠高于現在的科技水平。

當前摩托車上的150cc只能算做小排量,大約只有12.4匹;考慮到CORLEO作為一款純電產品重量肯定會比結構簡單的摩托車大很多,“小馬拉大車”也有這么出色的機動能力,那真的堪稱是遙遙領先了。

其實拋開技術層面,只看CORLEOD的外觀,也很讓人繃不住。

按道理機器人體積不大儲能有限,肯定得想盡辦法偷輕減重的?,F在的四足機器人外觀一個比一個丑,渾身光禿禿的,四肢又是細狗,就是出于極致輕量化的考慮,這也很符合奧卡姆剃刀原理。

川崎倒好,CORLEO單純在外殼上就設計了一大堆純好看但沒啥用的裝飾件,不僅徒增重量,還削弱了產品的負載能力。只能說日本人在外觀設計上的確有獨到之處,但在四足機器人身上大玩冗余設計,怎么也不像要認真量產的樣子。

最后不得不提一下CORLEO的動力源:氫能源。我們都知道日本對氫能源情有獨鐘,日本的車企豐田就是氫能源的忠實擁躉,甚至還推出了名為Mirai的氫燃料汽車,川崎重工也在兩年前發布了首款搭載了氫能源驅動的原型摩托。

但這么多年來一直沒有辦法把氫能源動力推廣開來,除了受限于高昂的制氫與儲運成本,還有一個關鍵因素:安全問題。氫氣容易泄露,如果泄露了還遇上明火爆炸了,真的和小型核彈差不多。

都說現在的電動車起火是“移動火葬場”,那和氫燃料設備的爆炸相比真小巫見大巫了。

當然還是那句話:25年的時間足以讓不可能成為可能。未來不可知,我們也只能“相信后人的智慧”了。



讓“概念”回歸“概念”

無論結果如何,作為一款概念模型,川崎CORLEO還是具有劃時代意義的。

這是首款從最初就被設計為作為人類坐騎的四足機器人,和以前專注于工業、家庭甚至“替代人類”的機器人完全不同,它的工具性更加明顯,它的使用場景極致聚焦。

川崎從摩托車的概念出發,用機械足來彌補圓形自身的局限和不足,為我們探索世界提供了一種新的思路。

我們錯過了騎馬馳騁天涯的時代,但可以暢想騎賽博馬行走江湖的新紀元,這也不是完全沒有可能。

參考資料:

刀鋒體-翛爤xiaolan 《能騎的機器狗~ 仿生超進化!宇樹科技B2 全網首測》
Unitree宇樹科技 《Unitree B2-W 天賦覺醒!》

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