在深圳南山区的一间不起眼的实验室,26岁的尚阳星正调试一台机器人。它稳稳迈出直腿的步伐,没有过去那种弯膝、犹疑的踉跄。“现在,让双足机器人自然地走起来已经很稀松平常了。”尚阳星说,这在过去是不可想象的。
2022年底,还是南科大研究生的尚阳星决定休学创业。2023年5月,桥介数物成立,目标专注——做人形与四足机器人的“运动控制系统”,也就是“小脑”。这个定位冷僻却重要,但在机器人热潮中,做“小脑”的技术门槛却不低。桥介数物很快在业内崭露头角,2024年8月的世界机器人大会上,参展的20多家人形器人企业中有11家使用了他们的运动控制方案。
架起数字世界与物理世界之间的桥梁
“桥介数物”,名字意为充当数字世界与物理世界之间的桥梁,即为各色机器人打造一个通用的“运动控制中枢”。业界有人将之形象地比喻为机器人的“小脑”——如果说机器人“大脑”负责决策和感知,“小脑”便专注于平衡与运动协调。简单来说,桥介数物聚焦开发机器人运动控制算法,让机器人的四肢更聪明地运动起来,比如行走、跳舞、爬楼梯等一系列动作。
尚阳星深知,在人形机器人这个潜力巨大的新兴市场中,不可能由一家公司包揽所有环节。“如果一个公司什么都要自己做,并且都想做得非常好,我们认为是非常困难的,”他解释道。正如汽车产业经过百年发展形成明确的供应链分工——有人专注发动机、有人专注制动系统——他判断未来机器人领域也将朝高度专业化演进。与其各家整机厂商都在运动控制上重复投入,不如有专业团队将这一环节做到极致,然后像博世之于汽车那样,向全行业供货。
桥介数物已经成为业内小有名气的“幕后英雄”。现在,他们的新机型算法适配最快仅需3.5天,即仅用 3 天多就让一款新研制的双足机器人站起来稳稳地走。要知道,此前业内从零开始调试一款全新机型少则数月,多则一年。由于与客户签有保密协议,尚阳星无法对外“炫耀”合作名单,但他透露在2024年8月的世界机器人大会上,参展的20多家人形机器人企业中有11家使用了他们的运动控制方案。过去12个月,他们用不到8个人的核心团队,在没有全职销售主动推广的情况下,创下了千万级人民币的营收。
攻克仿真到现实落地的鸿沟难题
“通用机器人终将为人类文明带来巨变。”在桥介数物官网首页,这句话十分醒目。桥介数物的底气,来自近几年机器人运动控制技术的飞速进步。“我对这个领域是非常有信心的。”尚阳星坦言,这也是他选择休学,在一无所有时白手起家创业的原因。
尚阳星直言整个领域的发展速度超乎想象。“原本是一些model-based的方法,现在转向learning-based的方法,”尚阳星说道。所谓“model-based”,指的是传统机器人控制那套基于精确建模和复杂控制理论的方法:工程师需要为机器人建立数学模型,推导运动方程,精细调校每一步动作,就像手工雕琢钟表机件。而“learning-based”则是让机器人在仿真环境中通过深度强化学习自主学会行动策略。
这一范式转移的标志性事件之一,便是ETH苏黎世联邦理工学院的一项开创性工作。几年前,ETH的一支实验室团队与英伟达合作,成功让一台四足机器人通过强化学习,在虚拟环境中习得技能后迁移到真实世界,完成了以往难以实现的灵巧运动。
但这其中还有很多难题需要攻克。在不到两年的时间里,桥介数物里啃下了别人几年都难啃的硬骨头,为“机器人小脑”插上了实用化的翅膀。其中一个难题是——仿真到现实的落地鸿沟 (Sim 2 Real),强化学习算法往往能在计算机仿真里学会本领,却由于现实世界的复杂性而无法直接用于真机,很多团队都折戟于此。
他们与多家机器人厂商合作,在数十款不同类型的足式机器人上反复验证和调整算法,开发了一套用于机器人的参考数据编辑方案,实现动作捕捉数据向优质训练数据的转化,并基于在数十款足式机器人上积累的Sim 2 Real经验,解决了Sim 2 Real 难题。
“动作开发引擎”,让机器人开发像编写游戏一样便捷
虽然目前桥介数物主要以项目制形式为客户提供定制方案——针对每款机器人硬件单独训练调整算法,但尚阳星早已在谋划下一步的战略转型。他畅想一个通用的平台,让机器人开发者能够像编写游戏程序一样便捷地“编写”动作,而无需深潜到底层控制算法。
这个产品被他命名为“动作开发引擎”。这就似于“游戏引擎”的出现,大幅降低了游戏开发门槛:美工和设计师无需关心底层图形渲染和硬件调优。这一想法源自尚阳星团队已经反复体会到这一痛点:桥介数物短时间内服务了众多客户,面对“市场需求太多”带来的交付压力——“能不能开发一个工具,把我们过去手动做的东西自动化?”在这种自我倒逼的思考下,“动作开发引擎”的概念应运而生。尚阳星判断,未来机器人产业将像智能手机一样,出现海量“App开发者”,他们不需要理解强化学习,也不必重写底层,只需要一个好用的工具,就能调出所需的动作。
目前,这一研发计划已经悄然启动数月。尚阳星计划先在公司内部试用,显著提高自己团队的交付效率,打磨成熟后再择机对外发布。
“深圳比较包容开放,创业氛围也比较好,这里的创业者挺多,大家也都比较务实,”谈及对深圳的印象,尚阳星说道,研究生落脚于此,自然把这里当作梦想起飞的地方。
“很多人愿意在深圳加入创业公司,哪怕公司很小也愿意闯一闯。”更为关键的是,深圳有全中国最完善的电子硬件供应链。尚阳星甚至打趣道,当自己的动作开发平台投入使用后,华强北电子市场里那些组装“白牌”机器狗和人形机器人的厂商或许就很快会应用他们的产品。
编辑 李斌 审读 吴剑林 二审 桂桐 三审 陈晨