作者 | 向欣
1973 年，一部名为《西部世界》的电影横空出世，广受欢迎。2016 年，以电影为蓝本改编的美剧《西部世界》更是风靡全球。
两部影视中的仿生机器人共同成为几代人对未来科幻世界的想象载体。
51 年后，电影情节走进现实，一个完全以人类为参照样本设计的人形机器人出现了。
这个名为 Clone Alpha 的仿生机器人，几乎 1：1 复刻了人体解剖结构，全身由人工肌肉、碳纤维合成骨骼，以及类似人体血管的液压管道组成，一层白色的薄膜将肌肉和骨骼包裹在一起。
这是波兰的 Clone Robotics 研发的人形机器人，仅仅是上半身就有 164 个自由度，远远超过目前市面上其他人形机器人 10~60 的自由度，是世界上自由度数量最高的人形机器人。
在世界上大多数企业通过简化人体结构，制造出与人外观大致相似的人形机器人时，Clone 另辟蹊径，选择了一种全新设计路线――通过模仿人体解剖结构，来复制人类的灵活性和力量。
这是一种非常新颖的路线。
目前绝大多数机器人企业都是采用电机驱动+线性/旋转执行器+机械外壳包裹的方案制造人形机器人，而非 Clone 这种液压驱动+人体肌肉骨骼仿生设计。
这种设计，使得 Clone Alpha 全身几乎没有刚性的金属部件，机身柔软，同时由于人工肌肉和动力强大的液压系统，Clone Alpha 也拥有足够的力量。
Clone 的创始人 Dhanush Radhakrishnan 曾表示，Clone 的设计能够让机器人达到人类水平的自由度，满足强大，响应速度快，耐用的要求，并且设计成本远低于任何其他机器人。
这家大胆而具有创新力的公司，正在以低于同行的成本，尝试创造一个新物种。
Clone 创始人 Dhanush Radhakrishnan 的发言
超高自由度，
人类级别的肌肉能力
Clone Alpha 的仿生性，主要体现在它与人类一样，拥有合成的器官系统，包括骨骼、肌肉、血管和神经系统。
因为是参照人体骨骼复制，Clone Alpha 的自由度远远高于其他人形机器人。
Clone Alpha 的骨骼系统包含 206 块骨骼，数量与人类相同，少量骨骼融合，拥有脊椎、肋骨、盆骨、锁骨等形状与人类一样的骨骼。
它的关节通过人工韧带和结缔组织连接。肩部的四个关节总共有 20 个自由度，脊柱的每个椎骨还有 6 个自由度，手、腕和肘部有 26 个自由度。
运动学中，人体自由度有 244 个，而 Clone Alpha 仅上半身就达到 164 个自由度。
而且，这些人造骨骼全部都是由便宜耐用的聚合物制成的。
骨骼只是框架，肌肉才是动力结构。Clone Alpha 的肌肉收缩速度比人类还快。
Clone 灵巧手最大运动速度展示
Clone 使用了自己在 2021 年研发的人造肌肉 Myofiber，每个肌腱会按照解剖学的标准，精准连接到骨骼上对应的位置。
这种人造肌肉的响应速度极快，可以在 50 毫秒内收缩 30%，负重能力也很优秀，3g 肌纤维就可以产生至少 1kg 的收缩力，即支撑或移动至少 1kg 的物体。
Clone 称，Myofiber 是世界上唯一能够将重量、功率密度、速度、力重比和能量效率完美结合的人造肌肉。
Clone Alpha 的血管系统靠一个 500W 电动泵和液压执行器的阀门驱动。
电动泵安装在机器人躯干正中间，相当于机器人的心脏，每分钟可以输送 40 升液体，额定压力达 100 psi（即磅力每平方英寸）。
而 Clone 的 Aquajet 液压阀门能够每分钟输送 2.28 升液体，提供 100 psi 压力，功耗低于 1W。
Clone Alpha 的神经系统主要依赖于头骨中的摄像机，和遍布全身的传感器。
这款机器人只有本体感觉和视觉，没有压觉、温觉和痛觉（本体感觉是指人体对自身肢体运动位置、方向、速度、负重的感知）。
4 个深度摄像头被安装在机器人的头骨中，提供视觉信息。
70 个惯性传感器可以提供关节的本体感觉，320 个压力传感器可以提供肌肉级力反馈。
安装在机器人椎骨的微型控制器相当于一个神经信息中转站与控制站。
它有三个功能：
接收传感器的反馈；控制液压执行器的阀门；能够以极快的速度向头骨中的 NVIDIA Jetson Thor 推理 GPU 发送和接收信息。
头骨中的 GPU 上运行着 Clone 的「Cybernet」视觉运动基础模型，可以处理身体各处反馈上来的数据。
遗憾的是，虽然在硬件能力上 Clone Alpha 表现不错，但还未展现出智能化的能力。
目前代号「Alpha」意味着这还是一个早期开发的版本。
为了提高机器人的智能水平，Clone 正在美国组建机器人智能团队，招聘具有多模态大语言模型、3D 视觉和以控制为中心的世界模型研发经验的工程师。
不走寻常路，仅用 50 万美元造出机器人
如果要用一句话形容 Clone 这家公司，那就是：不走寻常路。
Clone 的特别之处主要有两个。
第一个特别之处是，在别家人形机器人企业都想着先解决移动的问题时，它选择先解决操作的问题。
也就是说，别人从机器人的双足做起，而 Clone 先从研发机器人的灵巧手做起。
Clone 的创始人兼首席技术官ukasz Kolik 认为，手部的设计制造是整个机器人行业最难解决，却也是最有价值的一部分。
从 2014 年开始，ukasz Kolik 就一直在研究人工肌肉和肌肉骨骼手部设计。
2016~2021 年，ukasz Kolik 就读于波兰顶尖理工大学――弗罗茨瓦夫理工大学的机械工程学院。灵巧手的研发贯穿了他的整个大学生涯。
他花费了 7 年时间开发出肌肉骨骼机器人技术，设计了用于液压驱动的阀门和耐用的人工肌肉。
2021 年，Clone 成立，同年发布的灵巧手 Clone Hand 已经可以握住 7 公斤的物体。
在后续的多次迭代中，Clone Hand 的自由度最高达到 27 个，超过了人手自由度，目前的版本简化到了 24 个自由度，可以完成人手能够做到的所有动作，包括弯曲、抓握、前后旋转手腕等等。
Clone 的第二个特别之处在于，他们用比同行少很多的资金和资源造出了人形机器人。
Clone 的另一位创始人兼首席执行官 Dhanush Radhakrishnan 是 Clone 商业化、产品智能化的主要推动者。
Dhanush 曾就读于美国纽约大学数学系，他在等离子体物理、强化学习以及风险投资等领域均有建树。
他曾在物理学术期刊 Nuclear Fusion 发表过论文，开发了一个基于强化学习技术，能够检测 655 种疾病的症状检查器，同时还是美国知名初创企业孵化器 Y Combinator 2019 年夏季班毕业团队成员，筹集了超过 200 万美元的风险投资资金。
2020 年，他注意到ukasz Kolik 的机械手项目，于是便想入伙，把产品推向市场，扩大生产规模，并给它加上智能的大脑。
Clone 成立后，在天使轮中只筹集了 65 万美元的资金。
但这略显微薄的资金并没有耽误机器人的研发，Clone Hand 从 11 代一直迭代到了 18 代，还改进了液压系统和肌肉，负重能力从 7kg 提升到 30kg。
在 2022 年 Clone 的众筹活动中，Dhanush 就强调过，Clone 可能是目前资金利用率最高的机器人公司，竞争对手在研发机器人技术上面花费了数千万到数亿美元，而他们只花了 50 万美元。
虽然 Clone 在后续的种子轮中，又融了 650 万美元。综合下来，他们的融资额累计达 715 万美元（约合 5209 万人民币）。
但是相比其他人形机器人公司，这笔钱并不算多。
比如，Agility Robotics 机器人公司就已经融了 3.28 亿美元（约合 23.9 亿人民币），Figure AI 的融资额已达 7.5 亿美元（约合 52.6 亿人民币）。
Clone 的团队人数也并不多，2023 年只有 12 位员工，目前有 23 位员工。
融资额不高，大概率是因为 Clone 是一家总部在波兰的初创公司，容易受到地域和人才水平的限制。
两位创始人此前也尚未有成功的创业经历，这家公司目前还没有推出智能化的产品以获得大额投资者的青睐。
但情况或许会在 Clone Alpha 出现后改变。
Clone Alpha 卓越的硬件能力表现意味着 Clone 跨过了机器人开发的第一道难关，拥有了第一道护城河。
实际上，Clone 总部在波兰也有优势。波兰的用工成本和材料制造成本较低，机器人在波兰的生产和开发成本会远远低于美国。
目前，Clone 机器人的所有动作展示都是手动编程的。但 Clone 也正在推动机器人的智能化进程。
今年 10 月底，Clone 找来了英伟达 IsaacGym 的联合创始人 Viktor Makoviichuk 担任公司的首席科学家。
IsaacGym 是一款主要用于机器人学习，基于 GPU 的高性能物理模拟环境。
Viktor Makoviichuk 的加入或许将大大提高 Clone 机器人的智能水平。
液压驱动的难题已经被 Clone 化解了？
Clone 发布新的人形机器人后，在欢呼鼓掌之外，各种质疑也接踵而来。
原因在于，Clone 选择了液压驱动的路线。
这是最负盛名的机器人公司波士顿动力公司前不久才宣布放弃的路线。
但 Clone 不是一枝独秀，加拿大的 Sanctuary AI 也使用液压驱动的方式造人形机器人。
在电机驱动成为主流的大势下，为什么他们还要选择液压驱动？
因为液压还有他们无法放弃的优点。
前 Sanctuary AI 的首席技术官 Suzanne Gildert 曾表示，只有液压系统能够同时让机器人在能够做一些灵巧操作的同时，也能够举起足够重的物体。
比如，液压系统可以让机器人既能够穿针、扭纽扣、以人类速度在键盘上打字，也能举起 50 磅重（约 22.6kg）的手提箱。
液压系统的优势在于，功率密度更大，比电机驱动速度更快，力度更大。液压设备还具有耐高温的特性，适合大负载、环境恶劣的场合。
液压路线被其他玩家放弃，主要是因为：
液压设备易破损失去动力；零件的复杂性和高精度导致成本高、维护难度大；整个系统能量综合利用效率不高；噪音大。
波士顿动力液压版 Atlas 的造价高达 200 万美元，可以后空翻、跑酷，续航时间时间却只有 1.5 小时。
而特斯拉 Optimus 等电机人形机器人的续航则可以达到 5 小时左右，Agility Robotics 的 Digit 理想状况下续航甚至可以达到 16 小时。
但 Clone 似乎已经解决了液压机器人制造成本高、易破损失去动力、噪音大的问题。
首先，他们使用的碳纤维骨骼结实且造价很低，在亚马逊上只需要 97.5 美元就能买到。
其次，Clone 声称，他们的液压管道――也就是肌纤维，一米只需要 10 美元。
Clone 机器人的整个身体将主要由聚合物组成。Clone 还介绍，这种材料易于呈现，成本低廉。Clone 将能够快速、低成本地制造机器人。
而且，Clone 的液压管道破损后，还能正常运行。
动图中的肌纤维已经被人用小针戳了很多个洞，但是仍然能正常收缩，并没有失去动力。
更特别的是，Clone 机器人是用水作为液压介质的。
此前液压版 Atlas 使用的是液压油，既不易取得，漏液后也难以清洁、污染环境，水就没有这些缺点。
在声音方面，Clone 公司的水泵运行声音为 36 分贝，这相当于图书馆环境的分贝。
相比其他液压人形机器人，Clone 的机器人具有安静、轻量、制造成本相对较低的特点。
在续航时间上，Clone 也有目标。Dhanush 透露他们希望机器人能够双班倒工作，在不充电的情况下连续工作 16 个小时。
目前 Clone Alpha 只有上半身的原型机，还没有双腿。
Clone 称将会很快给机器人装上双腿，并且在明年预售 279 个 Clone Alpha。
Clone Alpha 行走展示
Clone 的下一代机器人 Neo 正在开发中。
未来，Clona 还将为机器人预装上 16 个家庭场景的任务技能，包括做三明治、叠衣服、安装洗衣机、自主充电等，并给机器人配备一个 Telekinesis（心灵遥感）训练平台，让用户能够自己教机器人学会新技能。
Clone 首席技术官ukasz Kolik 表示，在 2026 年，Clne 机器人就能够实现上述功能。
逆流而行的 Clone 能否走出自己的道路？没人知道答案。
但对于人形机器人行业而言，每一个光点，都有可能成为耀眼的星辰。
原文标题 : 164个逆天自由度，和人类一样灵活的机器人出现了
