隨著機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司越來越多，機(jī)器人數(shù)據(jù)集及其核心算法的重要性再度被頻繁提及。如 Tesla、Open AI、優(yōu)必選、宇樹、智元等業(yè)界知名企業(yè)都提出，數(shù)據(jù)是目前人形機(jī)器人與具身智能的訓(xùn)練瓶頸。
人形機(jī)器人發(fā)展至今，可以預(yù)計(jì) 2025 年以 Tesla 為首的國(guó)內(nèi)外人形機(jī)器人廠商都將逐步進(jìn)入大規(guī)模訓(xùn)練階段，而人形機(jī)器人大規(guī)模訓(xùn)練階段的關(guān)鍵則是龐大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，從而才能夠構(gòu)建更加真實(shí)可靠的落地模型。
業(yè)界部分企業(yè)已經(jīng)將數(shù)據(jù)采集方案覆蓋機(jī)器人全流程研發(fā)階段，目前全球訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的生產(chǎn)主要有四種方式：基于真實(shí)本體/人體/虛擬本體/合成數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集生產(chǎn)。而人形機(jī)器人廠商訓(xùn)練數(shù)據(jù)集通常采用基于真實(shí)本體的數(shù)據(jù)集生產(chǎn)方式和基于虛擬本體的數(shù)據(jù)集生產(chǎn)兩種方式。其中，真實(shí)本體數(shù)據(jù)采取又因?yàn)橘|(zhì)量最高得到了Tesla等頭部企業(yè)的青睞。
在真實(shí)數(shù)據(jù)采集的過程中，動(dòng)作捕捉設(shè)備無疑是關(guān)鍵一環(huán)。動(dòng)作捕捉設(shè)備的質(zhì)量決定了采集機(jī)器人的數(shù)據(jù)是否精準(zhǔn)，有助于海量真實(shí)行為數(shù)據(jù)的搜集與標(biāo)注。一套優(yōu)秀的動(dòng)捕設(shè)備可以捕捉更多的關(guān)節(jié)，更豐富的物體紋理，相比需要算法 IK 逆向解算的其他動(dòng)作采集方式，更為便利，更為穩(wěn)定，信息的裕量也更好，更便于廠商構(gòu)筑大規(guī)模數(shù)據(jù)工廠（（Data Factory），實(shí)現(xiàn)算法模型和訓(xùn)練。
但傳統(tǒng)的動(dòng)捕數(shù)據(jù)采集方式價(jià)格高昂，專業(yè)級(jí)設(shè)備預(yù)計(jì)在十幾萬到幾十萬不等，例如Tesla 目前采用的是真實(shí)本體穿戴動(dòng)作捕捉設(shè)備遙控一臺(tái)人形機(jī)器人完成某個(gè)任務(wù)，設(shè)備采集機(jī)器人的視覺、運(yùn)控和傳感信息，一個(gè)采集席位需要一臺(tái)機(jī)器人+一套動(dòng)作捕捉設(shè)備+遙操作采集人員，采集過程中由于設(shè)備重量較高，長(zhǎng)期佩戴會(huì)出現(xiàn)眩暈，采集人員連續(xù)工作時(shí)長(zhǎng)大多不超過倆小時(shí)。這局限了數(shù)據(jù)采樣的連續(xù)性，也使得整體成本不斷提升。
繼Cobot Magic遙操作數(shù)據(jù)采集方案后，松靈機(jī)器人發(fā)現(xiàn)了這些傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品的痛點(diǎn)問題，采取一套硬件與算法的全新設(shè)計(jì)，試圖突破數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品創(chuàng)新邊界。
更便捷、更高性價(jià)比
在1月3日，松靈機(jī)器人其實(shí)已經(jīng)在公眾號(hào)上預(yù)告了這款Pika新品的消息，不少人從預(yù)告視頻中看出，較Cobot Magic的主從移動(dòng)遙操作設(shè)計(jì)不同，Pika實(shí)現(xiàn)輕量化小尺寸手持夾持設(shè)計(jì)，致力于讓數(shù)據(jù)采集更加輕巧便攜。同時(shí)，一個(gè)夾爪即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，無疑相對(duì)而言大幅降低成本。
機(jī)器人大講堂獲悉，Pika這款設(shè)備同樣是主從操作數(shù)據(jù)采集的主流方案，其包括手持?jǐn)?shù)據(jù)采集夾爪（Pika Sense）、機(jī)械臂末端執(zhí)行夾爪（Pika Gripper）、高精度定位基站（Pika Station）三個(gè)部分，可以說配備完整數(shù)據(jù)采集終端、執(zhí)行終端以及定位基站方案。
其中，末端執(zhí)行夾爪重量為690g，最大夾持力可達(dá)2kg、空間定位精度達(dá)±1.5mm，能實(shí)現(xiàn)6D 空間坐標(biāo)、夾爪開合角度、深度數(shù)據(jù)、RGB 數(shù)據(jù)、IMU數(shù)據(jù)輸出，功能性和易用性非常不錯(cuò)。
在人類手持?jǐn)?shù)據(jù)采集夾爪上，松靈將重量縮減到僅550g，而且創(chuàng)新性采用了人體工學(xué)夾持設(shè)計(jì)，能通過夾合的方式取代傳統(tǒng)穿戴設(shè)計(jì)，能夠適應(yīng)不同手掌大小，操作起來更加靈活自如，無論是抓握、提拉還是旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，都能輕松完成，這不僅能提升操作便捷性和舒適性，減輕操作者長(zhǎng)時(shí)間使用帶來的疲勞感，還可以大幅提高數(shù)據(jù)采集效率。
值得一提的是，這種夾持的模塊化設(shè)計(jì)展現(xiàn)出了超強(qiáng)的兼容性，支持與多種機(jī)器人平臺(tái)兼容，這意味著其實(shí)采集夾爪的使用對(duì)象并不局限于人類，從而可以讓機(jī)器人數(shù)據(jù)采集的0-1與1-N更加便捷，加速具身智能體的任務(wù)訓(xùn)練與數(shù)據(jù)遷移、適配過程。
從使用場(chǎng)景的角度來看，在人形機(jī)器人擴(kuò)大應(yīng)用場(chǎng)景的需求下，遙操作數(shù)據(jù)采集設(shè)備往往需要在多種復(fù)雜環(huán)境中工作，包括戶外、野外地形或者受限空間等。在這種環(huán)境下，設(shè)備的重量和體積會(huì)直接影響到操作的難度和效率。一個(gè)輕巧便攜的設(shè)備更易于運(yùn)輸和部署，無疑能使得操作員更快速地到達(dá)工作區(qū)域，拓展數(shù)據(jù)采集范圍，實(shí)現(xiàn)更高效的協(xié)作采集。
對(duì)于需要頻繁更換工作地點(diǎn)或需要快速響應(yīng)的遙操作數(shù)據(jù)采集任務(wù)來說，Pika這種易于攜帶和部署的遙操作設(shè)備顯然更具優(yōu)勢(shì)，由于定位基站可在室外工作，并僅需12V供電，即可實(shí)現(xiàn)30H續(xù)航，大幅提升了設(shè)備整體使用靈活性。開發(fā)者借此可以更加接近生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，無須單獨(dú)部署采集場(chǎng)景，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)在哪里，數(shù)據(jù)采集就在哪里的移動(dòng)數(shù)據(jù)牧場(chǎng)。
更通用、更全面
值得注意的是，Pika通用數(shù)據(jù)采集方案為了拓展數(shù)據(jù)采集通用性，采取的是夾持、執(zhí)行、定位三位一體方案，適應(yīng)不同夾持器配置。目前Pika在末端配備的是最大開合尺寸95mm的兩指夾爪，該夾爪除了能夠?qū)崿F(xiàn)剛性?shī)A取外，更能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)柔性?shī)A取需求，拓展數(shù)據(jù)采集范圍，適應(yīng)盡可能多的處理對(duì)象和復(fù)雜任務(wù)，為數(shù)據(jù)采集提供更多可能。未來松靈也計(jì)劃實(shí)現(xiàn)支持可更換夾爪設(shè)計(jì)，拓展更多采集可能性，讓這套設(shè)備更具高性價(jià)比。
在數(shù)據(jù)采集的全面性上，由于Pika集成200°魚眼相機(jī)、雙目深度相機(jī)、IMU、空間高精度定位單元、高精度編碼器等多種傳感器一體化，而且采集器和執(zhí)行器采用同源同構(gòu)的傳感器和結(jié)構(gòu)布局方案，這種集成度更高、產(chǎn)品構(gòu)成更精簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)，使用戶能更輕松、更便捷、更快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。由于采集與執(zhí)行單元高度一致，還確保了從數(shù)據(jù)采集到模型推理的全流程協(xié)同，助力高效采集。
除了數(shù)據(jù)采集，大多數(shù)遙操作設(shè)備需要在數(shù)據(jù)采集后，還能將數(shù)據(jù)解構(gòu)成機(jī)器人可理解的自由度、構(gòu)型等內(nèi)在信息，最后需要將眾多數(shù)據(jù)匹配對(duì)應(yīng)的執(zhí)行路徑形成一個(gè)魯棒性高且穩(wěn)定的系統(tǒng)，這對(duì)算法提出了較全面的高要求。
松靈通過自研算法，Pika不僅能全面采集六自由度位姿數(shù)據(jù)、深度信息、視覺信息及夾持信息，還能簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)處理，確保數(shù)據(jù)采集到執(zhí)行的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，最終能為機(jī)器人感知提供豐富可靠的輸入支持。
目前，Pika支持毫米級(jí)空間定位，位姿精度最高達(dá)±1.5mm，精準(zhǔn)記錄空間移動(dòng)軌跡，無懼桌面、白墻、低光照的弱紋理場(chǎng)景，其采集的包括深度信息、RGB信息、夾爪開合大小信息、空間位姿信息、慣性傳感器信息，完全能夠滿足具身智能領(lǐng)域?qū)Ω呔?、多模態(tài)數(shù)據(jù)的需求。
同時(shí)，Pika也能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高效實(shí)時(shí)輸出，無需后續(xù)處理與同步，遙操作交互反饋就可以快速輸入機(jī)器人推理終端，顯著提升任務(wù)響應(yīng)速度與執(zhí)行效率，加速數(shù)據(jù)到?jīng)Q策過程。
即使在進(jìn)行多物體抓取等復(fù)雜任務(wù)的過程中，物體的位置、形態(tài)有較大差異，Pika配合高精度定位基站實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)空間定位，同樣可以智能調(diào)整采集路徑與執(zhí)行策略，從而實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景靈活適配，讓根據(jù)實(shí)際情況更加準(zhǔn)確地進(jìn)行靈活的操作，體現(xiàn)出了適應(yīng)性強(qiáng)的特征。
結(jié)語與未來
Pika這種三位一體數(shù)據(jù)采集夾爪，是松靈繼Cobot Magic遙操作數(shù)據(jù)采集方案后的再一次升級(jí)，是松靈將技術(shù)、產(chǎn)品再優(yōu)化，在保障產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)的情況下做到最佳性價(jià)比，打造出的更靈活遙操作方案。
這類方案不僅具有強(qiáng)大產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，能真正做到為具身智能數(shù)據(jù)采集降本增效，而且環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，更符合多元化的數(shù)據(jù)采集需求，為具身智能體更大范圍的數(shù)據(jù)采集創(chuàng)造了可行條件。
松靈這套夾爪末端遙操作數(shù)據(jù)采集方案的價(jià)值也不僅僅局限于具身智能體遙操作與數(shù)據(jù)采集，未來還有望適配更多的方案，包括柔性?shī)A爪、觸覺傳感器等，目前Pika采用Type-C通用通訊接口，支持 ROS1、ROS2、URDF二次開發(fā)，未來將繼續(xù)朝著更開放，更通用的方向，為廣大開發(fā)者提供更多的案例與玩法。
目前，Pika已經(jīng)在松靈官網(wǎng)開放預(yù)售，有意向的開發(fā)者歡迎垂詢，詳細(xì)了解這套更快、更易、更好的數(shù)據(jù)采集解決方案。隨著首批Pika將在2025年3月開啟交付，屆時(shí)松靈還將同步開源Pika數(shù)據(jù)集，為用戶提供全方位支持。
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（來源機(jī)器人大講堂）
