具身智能正从科幻走进现实，但它的中枢旨趣对好多东谈主来说照旧一团迷雾。本文以东谈主形机器东谈主为例，潜入拆解电机、减慢器、丝杠等环节部件的责任旨趣，用最闲居的说话揭秘机器东谈主若何收尾『丝滑怒放』。从行星减慢器的齿轮咬合到RV减慢器的抗冲击假想，再到六维力矩传感器的精妙均衡为止，带你读懂具身智能硬件的底层逻辑与营业化逆境。

巨匠对机器东谈主的见识并不目生。提到机器东谈主巨匠会以为到这个东西是高技术。如果思着重了解它，需要破钞大齐的时间。算作具身智能行业的居品司理。我思用小白也能交融的说话，将它的中枢零部件拆解明晰。

本文会从以下几个角度发达具身智能（硬件本质），后续会写篇对具身智能软件系统的著述。

一、具身智能扫盲1、什么是具身智能

具身智能，英文Embodied AI，简称EAI, 它是依靠物理实体（如机器东谈主、四足机器狗，自动驾驶车辆等）与环境交互来收尾智能增长的智能系统。

注重，咱们要将具身智能看算作一个系统，而不单是认为是一个会动的机器。终极版的具身智能在其与环境的交互历程中，通过感知、为止和自主学习蕴蓄常识和手段，升迁自己的智能水平，并酿成影响物理天下的才调。估量这种终极版的机器东谈主出现要到好多年以后了，笃信阿谁时候东谈主类社会也将会发生震憾级的反馈。

一款好的具身智能居品，需要它将感知、决策和实施邃密联结。其中最大的挑战就在于若何升迁硬件性能、提高算法的泛化才调和系统集成的水平。

2、明确中枢见识

（1）EAI≠ 大模子+机器东谈主（等物理实体），而是=AI+机器东谈主（等物理实体）。现存的大模子虽有推理决策、说话和视觉才调，但不存在主不雅嗅觉才调，若干亿参数齐不行（不雅点出自斯坦福教悔李飞飞）。脑、躯壳和环境的深度耦合是产生高档融会的基础。这需要构建新一代东谈主工智能算法，联结了脑神经、运控为止等复杂表面，鼓吹具身智能收尾融会披露。

（2）EAI ≠ 东谈主形机器东谈主， EAI＞ 东谈主形机器东谈主。具身智能不错搭载到其他机器东谈主，比如仿盼愿器东谈主、机器狗、L4自动驾驶等；东谈主形机器东谈主只是具身智能的一种愚弄，也被认为是最理思的愚弄步地。但笔者认为目下来看东谈主形偶然是最理思的愚弄步地，脱离愚弄场景谈居品，熟识疯子。

（3）EAI ≠ 智能体Agent，两者各有交叉和侧重。 Agent 是代理东谈主，既不错是诬捏天下的，如manus ， 也不错是物理天下的智能机器东谈主，；而EAI一定如若信得过天下的实体物体，如东谈主形机器东谈主。

二、机器东谈主拆解

具身智能步地但前主要有东谈主形，四足机械狗，非正常生命体三种步地。

咱们不雅察生命体，东谈主类以及动物所作念的总计怒放，齐不错交融为是直线怒放+弧线怒放组成的。是以要让具身智能不错看起来不机械，更有生命力。就需要将这两大怒放配合得愈加无缺。

是以对于当今的具身智能来讲，巨匠齐在为将上述的两大怒放局面搭配愈加丝滑而竭力于。丝滑是需要各式安装相互无缺配合才能作念到感性恶果。底下会辞别叙述为了收尾机器东谈主的直线怒放和弧线怒放，会用到哪些安装。

1、中枢部件

机器东谈主中枢组成部件：旋转枢纽，线性枢纽，机灵手/足，软件系统

旋转枢纽其实即是电机+减慢器；线性枢纽即是电机+丝杠

能交融电机、减慢器、丝杠，这三个中枢内容就能了解80%以上的机器东谈主基本责任旨趣，是以底下辞别就这三个中枢内容进行有计划。

2、电机

（1）基础物理见识简述：在着重有计划电机之前，还需要简要科普一些最少且必备交融电机的物理见识

①磁体：小时候咱们玩的吸铁石，这种无需外接身分影响就能产生磁场的物品，称之为永磁体。还有一种是咱们高中学到的物理常识——电磁体。通电以后，会产生电磁场，不错让一个蓝本莫得磁场的物体产生磁场。

②定子：固定不动的一个磁体，定子不错褂讪的提供磁场。

③转子：会发生旋转的一个磁体，转子的磁场会因为外界条目的影响，使磁场的强度和标的发生变化。

④直流电：电流固定沿着一个标的出动

⑤疏浚电：电流会周期性改变出动标的和电流大小

了解到以上基础物理见识，其实电机就学的差未几了，接下来即是交融它们之间是何如配合责任的

（2）电机的界说：用电供能，将电能周折成机械能的一种安装。

（3）电机的责任旨趣：它其实即是由定子&转子组成的。通电时，电流畅过线圈产生磁场，定子磁场恒定不变，当转子的磁场与定子的磁场相互抹杀时，就酿成了副作用劲，因此让转子产生了怒放。当转子粗造抓续的产生和定子互斥的磁场，此时就会抓续的产生怒放，使其线圈发生旋转。

（4）电机的两大类别（用于卖关子，先起义直说它们是什么）：直流永磁无刷伺服电机、疏浚永磁异步伺服电机

（5）电刷：上述提到的有刷，无刷，说的即是电刷这个安装，是否存在，存在即是有刷，不存在即是无刷。电刷是用于传递电子的一个绪论，它不错导电。电刷责任时因为摩擦力会产生一些杂音，摩擦历程中会产生好多热量，因此电刷是具有损耗性的。电刷的界说一朝交融了，那咱们就学会了底下这两种直流电机。

①有刷直流电机：定子磁场恒定+转子磁场旋转

②无刷直流电机：转子磁场恒定+定子磁场旋转 （无刷直流电机，是通过三组线圈间歇性给每一组线圈通电产生磁场，进而改变磁场标的，鼓吹转子动弹）

疏浚电机中定子有我方的固定磁场，固定磁场产生了疏浚电，疏浚电又产生了磁场，这个磁场和之前定子的固定磁场力的作用是相互的

③同步和异步电机：其实即是转子和定子的速率是否粗造一致，如果能，那即是同步，不成即是异步。

④伺服电机：这个电机并不是一个新的电机类别，只是在现存的电机基础上，增多了一个为止系统，不错更好的为止电机的转速，扭矩，位置等等。伺服透露了它的为止才调。伺服系统包括了驱动器，传感器，编码器等

⑤空腹杯电机：即是直流永磁无刷电机，可是他的转子不是普通的铁芯和缠绕线圈，而是一种永磁体

⑥无框电机：莫得传统机械外壳的电机，定子和转子是环状的。不错卡在传动轴上带动轴旋转，结构紧凑，体积工致，就像甜甜圈

3、减慢器

在机器东谈主里，电机天生即是“快跑选手”（转速高），但枢纽需要的是“鼎力士、慢动作”。为收尾徐徐而有劲的精确动作，就要请减慢器来当这个“周折器”。

譬如说自行车，踏板的力很大，但转速相对慢，这是高扭矩、低转速。减慢器，即是自行车的“齿轮组”，它要在单元空间内收尾更大的减慢比，需要调遣转速和扭矩。中枢即是两件事：

①把电机的高转速降下来（比如电机转100圈，减慢器输出轴只转1圈）

②同期把扭矩放大（100圈变1圈，输出扭矩放大100倍）

三大减慢器先容

（1）行星减慢器：输入轴在中间动弹，带动三个齿轮围绕动弹，带外层大齿轮动弹。

（2）谐波减慢器：波发生器把柔轮撑成卵形，长轴两头柔轮齿与刚轮齿实足啮合，短轴实足脱开。波发生器转一圈，柔轮会反向出动齿数差的距离，从而输出超大的减慢比。好多机器东谈主手腕和手臂枢纽齐用谐波。是工业小机器东谈主终端枢纽、东谈主形机器东谈主旋转枢纽的首选。

（3）RV减慢器：将扭矩分派到更多齿轮和传动元件上。里面空间很复杂，结构极其精密。第一层是行星减慢器，第二层还有一个奇怪的减慢器架构（这个第二层的架构旨趣我也没搞明晰，哈哈）。好多重型机器东谈主的大枢纽里面势必有一个RV，我怀疑擎天柱这样强，里面即是用了好几个RV。传闻RV能抗住几千公斤的冲击。

4、丝杠

从物理学和怒放学的角度来看：一切怒放齐是由直线怒放和旋转怒放组成的。减慢器认真旋转怒放，丝杠认真直线怒放。（本质是这两项怒放，可是试验责任中有好多的复合怒放）

最节略的丝杠即是螺丝钉。使用螺丝刀作念旋转怒放，可是螺丝钉却是呈直线怒放形势插足槽位。这即是最节略的丝杠。螺丝钉的这种怒放形势，即是滑动丝杠。常见物品中还有千斤顶，F型钳。

丝杠的中枢作用即是：把电机的高速旋转怒放，精确周折为徐徐但推力渊博的直线怒放。

（1）滑动丝杠：在终结展示层上，让丝杆产生水平滑动的恶果，比如螺丝钉。一般机器东谈主很少使用滑动丝杠。大型机械臂的肘部、肩部驱动，各式精密电缸、滑台模组里面，险些齐是滚珠丝杠。

（2）滚珠丝杠：在丝杠中间加上一圈圈的滚动珠，减少摩擦力，不错更大效率的升迁丝杠的传动的效率。

（3）行星滚柱丝杠：是滚珠丝杠的升级版。雷同像行星旋转的怒放，这种怒放轨迹呈现出来的丝杠，叫作念行星滚柱丝杠。把珠子换成了带螺纹的、腰饱读形的小滚柱。多个滚柱像行星齿轮同样绕着丝杠轴陈设，在一个保抓架里同期啮合。特斯拉的一款机器东谈主公开的决策即是行星滚柱丝杠。

5、六维力矩传感器和IMU

具身智能需要和信得过的物理天下交互，这种交互需要硬件行动起来影响物理天下的某些物资。一种是演叨施任何操作，无任何效率升迁的物理位置出动；还有一种是需要完成某项责任的，升迁效率的功能性交互。 好多时候这两类行动形势会搭配起来责任。

（1）第一种无操作行为的出动：出动形势多种各样化， 不错飞行出动，双轮滚动，双足行走，四足奔走。其中双足步地是拟东谈主化。正常东谈主类行为的双足怒放，受到小脑为止，在靠近复杂的物理天下时，不错保抓均衡，怒放起来。对于具身智能来说，为了靠近这个认确凿物理天下，工程师们也给具身智能假想了小脑——IMU

IMU：机器东谈主的小脑 （惯性单元，Inertial Measurement Unit）

咱们要将机器东谈主的躯壳比作念东谈主体。机器东谈主的枢纽和躯干组成机器东谈主的躯壳。机器视觉组成机器东谈主眼睛，算法大模子组成了机器东谈主的大脑，IMU即是机器东谈主的小脑。小脑主要作用即是认真协调躯壳均衡的。IMU即是机器东谈主的小脑。

IMU的组成与作用：加快度计+陀螺仪+磁力计。主要用于用于测量物体的加快度，角速率和磁场强度

为了让机器东谈主搞明晰及时的怒放景况，作念到看护躯壳均衡和闪避装璜物等功能，通常会给与六维力矩传感器+IMU+视觉系统。

IMU好多时候亦然卫星系统的补充，当机器东谈主在一个莫得信号，无法进行卫星定位的场地行动时，IMU就不错充任卫星系统的变装。IMU的最中枢难点就在于，若何升迁它的精确度，裁减它的计议差错，IMU的鲁棒性是需要在进一步的进行磨练的。

当今IMU市面上主要有6轴和9轴，6轴IMU包含一个三轴加快度传感器，一个三轴陀螺仪；9轴IMU则多了一个三轴的磁力计。另外，对于给与MEMS技巧的IMU，一般还内置有温度计进行及时的温度校准。

（2）第二种有操作行为的出动：这种操作是为了收尾具体的责任内容。如搬运重物，清洁扫地。这种出动需要识别更多维度空间信息，需要计议大齐的位置，力量等信息。保证具身智能完奏效力内容。是以在这个历程中，就需要根底愈加复杂的为止器——力矩传感器，触觉传感器。

a.一维力传感器：测量的是直线标的的力

b.一维力矩传感器：测量的是旋转标的的力

c.六维力矩传感器：不错同期测量三个空间维度的力，以及围绕这三个标的旋转的旋转力。是以称之为六维

d.六维力矩传感器，主要安装在机器东谈主的手部和足底部（手部需要高度的精确度和生动性，需要在多个标的进行旋转歪斜和出动，足底是和大地构兵次数最多的伏击部位，需要在多个标的进行均衡和褂讪。六维力矩传感器检测足底歪斜姿态和位置）

e.触觉传感器：最典型的是压阻式。旨趣和最节略的力传感器雷同。当有劲施加到传感器上的时候，里面电阻会发生变化，进而将压力信号蜕变为数字信号。触觉传感器会有愈加密集的构兵点，不错测量构兵面的局面，硬度，名义纹理等等，愈加丰富的细节信息。其实触觉传感器，即是在一维力传感器的基础上，朝不同的功能纵向或者横向发散。

六维力矩传感器和触觉传感器最中枢的区别：六维力矩传感器不错得到更多空间维度力的信息。是以当触觉传感器和六维力矩传感器搭配起来使用，不错科罚机灵手的机灵问题。譬如说，让机器东谈主拿鸡蛋。

以上即是总计这个词具身智能中枢原件的见识先容。 天然说在尽量用口语讲清具身智能的旨趣和组成。但在试验研发历程中工程师们还会遭受好多的问题，具身智能是一门艺术。思让具身智能确凿科罚试验问题，还需要工程师们沿路通力协调。

三、营业化的糊研乱宇

对于具身智能，从我已知的信息来讲，短期内落地走到庸俗匹夫家还不太现实。当今中枢的营业化场景，主要蚁集B端。B端场景更聚焦，更单一。

我刚刚有提过具身智能科罚的是物理天下的问题。他需要和物理天下作念交互。物理天下吊唁常复杂的。 哪怕是一个开门的小动作，齐有好多的说法。需要辩论门把手的局面，力的标的，力的大小，是否有油污，装璜物出现若何开门，等等。

是以场景越节略，越单一，变量越少，机器东谈主越能落地。B端的工场无疑是一个相对来说愈加单纯的垂类场景。

当今C端用户购买机器东谈主的数目比较少，购买机器东谈主的这些用户不是为了科罚问题，是出于新奇特的角度看待机器东谈主。要么是思二次成立或者其他计议而购买的（如机器东谈主租借、发表论文）。

机器东谈主走进C端用户家庭的时间，至少还要3年以上。主如若两个视角眉目导致的

不外我笃信，具身智能一定会是是手机，汽车外的第三大电子消费品。它是最有有可能升迁500m内坐褥效率的居品。

本文由 @糊研乱宇 原创发布于东谈主东谈主齐是居品司理。未经作家许可，拦阻转载

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