如今,諸如工廠、倉庫之類依賴大量人工作業的企業,不僅面臨著勞動力短缺、人力成本高企等不穩定因素,還要應對在工業自動化日益普及的趨勢下持續提升效率與安全性的迫切需求。

然而,現階段大多數機械人仍存在普遍缺陷:例如行動笨拙,無法理解與適應複雜環境及執行任務精準度有限等。

香港中文大學(中大)InnoHK香港物流機械人研究中心團隊自主研發的人工智能機械人平台應運而生。此香港首創的系統由兩部分組成:四足機械人M1和融合大規模視覺語言模型的具身智能雙臂機械人。

研發團隊負責人、中大工程學院卓敏機械與自動化工程學教授兼香港物流機械人研究中心總監劉雲輝教授表示:「我們從工業及物流業面臨的挑戰出發,開始探索包括機械人技術和具身智能在內的創新解決方案。在此背景下,四足機械人是目前極具潛力的工具——能改善最後一公里的配送、倉庫自動化與巡檢等,在解決行業痛點的同時,降低成本並提升工作場所安全性。雖然目前市面上已研發出多款四足機械人,但在負載能力、電機過熱、穩定運動,以及自然環境中的自主導航等方面仍存在技術瓶頸,這也正是我們致力突破的方向。」

M1:全球首款並聯關節輪式四足機械人,其創新設計顯著提升了機體靈活性與結構強度,能高效穿越戶外複雜地形。

M1: 輪式四足機械人

M1作為全球首款配備並聯關節的輪式四足機器人,其創新設計顯著提升了靈活性與結構強度,不僅能從容應對具挑戰性的戶外地形,更將負載能力提升至全新高度。

它具備卓越的環境感知與理解能力,可根據獲取的信息做出適切的決策;在複雜地形同樣表現出色,無論是樓梯、斜坡、草地、冰面,甚至崎嶇地形,都能輕鬆穿越。更值得一提的是,其突破性的「大蝴蝶」衝坡功能,讓機械人可靈活穿越狹窄空間。M1還能攀越高達100厘米的垂直障礙,並透過強化學習持續優化移動策略。

M1機械人長95厘米、寬45厘米、高57厘米,機身主要採用鋁合金,兼具輕量與耐用性。它搭載革命性差分驅動系統,負載能力根據不同機型可達15至40公斤;不僅能在背部運送方形物品,還可透過索帶與籃筐配件搭載不規則形狀的貨物。同時,該驅動系統可確保機械人單次續航達到4小時,滿足長時間的任務需求。

M1「大蝴蝶」衝坡功能,使其可輕鬆穿越狹窄空間。

為了訓練系統的動作控制與視覺導航算法,劉雲輝教授表示:「我們首先建立了一個逼真的虛擬世界,為機械人提供學習行走、攀爬及閃避障礙物的平台。經過大量試驗與學習,它逐漸具備了平衡及在複雜環境中自主導航的能力。完成這一階段後,我們將演算法應用於實體機械人,並根據真實場景進行調整。」

智能操作員

另一項里程碑式技術突破,來自具身智能雙臂機械人。它成功將「任務理解」與「實際執行」深度融合,與傳統僅專注單一動作的模型相比,展現出更高的靈活性與協調性。

這款雙臂機械人由視覺語言模型驅動,能同時解析影像與文字信息,實現對空間環境的理解。它能夠對複雜場景下的任務進行拆解,並對拆解後的子任務進行規劃。結合機械人控制算法,實現真實場景下的多樣化操作,例如家務整理等。

具身智能雙臂機械人兼具任務理解與實際執行功能,相較傳統方式具有更高靈活性與協調性。

行業自動化變革

機械人技術的應用場景極為廣泛,最典型的包括工廠、倉庫、零售、配送和農業領域。未來,它甚至可能進入家庭——或許有一天,你會購買一台 M1 或雙臂機械人來料理家務。

目前,研發團隊正致力於進一步優化系統,重點包括自動換電方案、增強感知與認知能力、多機協作與成本控制等。

在經過實驗室、戶外及工業物流場景的廣泛測試後,劉雲輝教授表示,他們的下一步是推進商業化。團隊已孵化出光年機械人有限公司,並正與物流及工業領域的領先企業洽談合作。