据作者现场录音整理,按讲者脉络转述,不是逐字稿。讲者是 DYNA 的硬件负责人,英文演讲,约 14 分钟,无问答环节。演讲大量依赖幻灯片上的曲线图,这里只有口头描述,图上的数值看不到;总结页开头约 20 秒没有记下来。
一句话
讲者认为通用机器人的硬件跟不上模型每周一次的迭代,所以硬件不该追模型,而应该做成可预测的稳定接口:动起来模型能预测,传感反馈模型能信。他用 DYNA 新机器人放弃谐波减速器、改用行星减速器的选型来说明这条原则。
论断
1. 通用机器人夹在两类传统机器人中间
传统上机器人有两种用途。工业机器人为精度、耐用和定义清楚的生产任务而造,机械设计偏重刚度,负载自重比低。研究平台优先追求突破,其次才是鲁棒性和成本。
“So one side, we do need to enable new capabilities, so that we could unlock new applications and also deployments. And on the other side, we do need to care a lot about the durability and also the cost of the robots”
——一方面要解锁新能力,才能打开新应用和部署;另一方面要非常在意耐用性和成本。
- 工业侧的例子是研究界常用的某款机械臂,他说它的负载自重比比现在的人形机器人手臂低,没给人形手臂的数。
- 研究侧的例子是 NASA 2016 年前后造的一款人形机器人,据报道成本约 200 万美元。他说现在机器人成本已大幅下降,但研究平台"先突破、后成本"的假设仍然成立。
2. 模型每周迭代,硬件半年只能改一两次
传统产品的软硬件节奏也不一样,但通常在项目开工前就能在一份定义清楚的需求上对齐。通用机器人目标场景太多,很难定义一份长期不变的需求。
“If we assume we have a weekly updated model for 24 weeks. And that means we have … at least 24 opportunities to change that model set up to try new ideas. But at the same time, I think we can only afford one or two major hardware revisions.”
——假设模型每周更新一次,24 周就是至少 24 次试新想法的机会;同一时间里硬件只付得起一到两次大改版。
- 他设了一个情形:模型团队在第 12 周验证了一个好点子,想让硬件配合改,这基本不可能。这是假设情形,不是实测。
- 所以硬件需求必须足够清楚,又能跨几年的模型迭代保持有效。
3. 答案是可预测的硬件设计
他说的可预测有两层:硬件的行为模型能预测,同时兼顾鲁棒性和成本;硬件平台是一个稳定的接口,让快速演进的模型都能用。落到具体问题上也是两个:运动,硬件的动作和响应要能被模型预测;传感,反馈要可靠地反映真实物理状态。传动同时影响运动和传感,所以他拿传动选型举例。
“So in short, we want to design a hardware to narrow the sim-to-real gap so that hardware can actually last long enough for fast evolving models.”
——简单说,我们要设计能缩小 sim-to-real 差距的硬件,让硬件撑得够久,跟得上快速演进的模型。
4. 运动侧:弃谐波,用行星
DYNA 刚发布了新一代机器人,他说看过 demo 的人可能没注意到,用的是行星执行器而不是谐波减速器。理由两条:尽量降低传动内阻,让执行器模型更简单直接。
“we actually use planetary actuators over harmonic drives.”
——我们用的是行星执行器,而不是谐波减速器。
- 他引用已发表的研究说,同样的电机、相近减速比下,谐波减速器的内阻约为行星的两倍,没说出处。
- 谐波难建模有两个原因:一是迟滞,里面有柔性齿轮,变形不只取决于当前扭矩,还取决于之前的加载历史;二是内阻随动态负载和温度变化。
- 内部测试:同一个 RL 策略走一个简单的圆形轨迹,分别在仿真和实机上跑,比较左右手的位置。他特意强调,从仿真到实机,跟踪均方根误差只增加了 1.3 毫米。没给谐波方案的对照数,所以这个数字说明行星方案的 sim-to-real 差距小,并不直接说明比谐波好。
5. 传感侧:用好建模的传动估力,不加关节力矩传感器
大多数机器人应用是接触密集的操作,手臂和末端是和物理世界交互的核心,需要力反馈引导行为。可以给机器人加关节传感器,但他说为什么选了另一条路超出本次范围,只讲扭矩透明度。
“by having a very simple and easier to model … transmission, we can actually have a accurate enough actuator model to give us a very accurate joint torque estimation and thus to give us a very good external force estimation.”
——传动简单好建模,执行器模型就够准,关节力矩估得准,外力估计也就好。
- 仿真测试:在手腕和肘部各施加 y 轴 15 N 外力,估计的均方根误差手腕约 1.39、肘部约 8。作为参照,他给了一个最新文献基线约 1.05,基线是什么方法没听清。
- 他两次强调这只是仿真结果。
存疑
- 新一代机器人的产品名没听清,需对照 DYNA 公开资料。
- 工业机械臂的型号和它的负载自重比数值没听清。
- NASA 那款人形机器人的型号和年份需回放确认。
- 力估计误差的单位按语境应为牛顿;肘部的"8"可能是 0.8 或别的数;文献基线可能和六轴力传感器方案有关。总结页开头那段没记下来,可能漏了这组对比的结论。
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