随着技术的飞速突破与全球政策的利好,人形机器人正从科幻走向现实。2023年全球人形机器人市场规模已达约21.6亿美元,据预测,到2029年,其产业规模有望突破324亿美元大关。未来,人形机器人将不仅局限于工业制造,更将深入教育、家庭服务、医疗康复等多元场景,成为提升社会生产效率和生活品质的关键力量。
然而,产业爆发的背后,训练数据需求的激增与高质量数据的稀缺构成了当前最主要的矛盾。特斯拉CEO埃隆·马斯克在2024年财报电话会上指出,人形机器人所需处理的任务复杂度远超自动驾驶,可能高出上千倍,其所需的训练数据量也需扩大约一个数量级。与人言模型可从互联网直接汲取海量语料不同,人形机器人的训练数据——无论是真机运行、仿真模拟还是视频分析数据——都需要从零开始、一一开发,获取门槛极高。
这一数据瓶颈尤其卡在了机器人的“小脑”上。当前,人形机器人的“大脑”(决策智能)与“小脑”(运动控制)发展极不均衡。智力可以快速迭代,但躯体的协调、平衡与精细操作能力却发展迟缓,其核心制约正在于缺乏大规模、高质量的运动控制数据。数据的稀缺直接限制了机器人的学习与适应能力,成为实现大规模量产和场景落地的巨大障碍。
在此背景下,动作捕捉技术成为了破解具身智能数据采集难题的一把关键钥匙。它主要通过两种方式赋能数据采集:
其一,是通过动作捕捉设备实现人形机器人的“遥操作”。操作员穿戴动捕设备,其动作可被实时映射到机器人本体上。这种方式采集到的是基于机器人真实物理结构的“原生化”数据,完美规避了“仿真到现实”(Sim2Real)的转换误差,是质量最高的训练数据,能极大提升模型的实际应用性能。但其弊端是采集效率低、成本高昂。
因此,业内许多企业采用仿真数据与真实数据结合训练的方式。通过采集真人的动作数据,并将其重定向到仿真环境中的虚拟机器人模型上,例如MuJoCo、Isaac Sim等主流平台生成海量、多样化的训练数据。这种方式将真实数据与仿真环境的高效、低成本优势相结合,成为当前训练“小脑”模型的主流方案。
在诸多动捕方案中,惯性动作捕捉兼具高精度、高性价比、易于部署和强便携性等优势。以广州虚拟动力提供的具身智能训练与数据采集方案为例,其集成27节点/31节点的全身惯性动捕设备及动捕手套,为行业提供了高效的服务:
已开发的仿真案例——动捕数据重定向技术:通过真人穿戴惯性动捕设备,实现动作到仿真平台虚拟本体的实时映射,例如支持宇数G1机器人在MuJoCo、Rviz、Isaac Sim的仿真驱动,可提供仿真平台的驱动代码与数据广播SDK,轻松获取四元数、关节角度。扭矩等关键数据。
数据采集与修正服务:具备专业的动捕演员团队,能提供武术、舞蹈、体育等方向的高质量动作内容表演,并可进行批量化的后期数据修正,快速创建包括精细操作、场景化任务等在内的大规模训练数据集。
总而言之,动作捕捉技术作为连接人类智慧与机器躯体的关键桥梁,正通过高效、精准的数据采集服务,破解人形机器人产业的核心数据瓶颈,加速其从“智能”走向“具身”、从实验室走向大规模商用的历史进程。