随着机器人创业公司越来越多,机器人数据集及其核心算法的重要性再度被频繁提及。如 Tesla、Open AI、优必选、宇树、智元等业界知名企业都提出,数据是目前人形机器人与具身智能的训练瓶颈。
人形机器人发展至今,可以预计 2025 年以 Tesla 为首的国内外人形机器人厂商都将逐步进入大规模训练阶段,而人形机器人大规模训练阶段的关键则是庞大的训练数据集,从而才能够构建更加真实可靠的落地模型。
业界部分企业已经将数据采集方案覆盖机器人全流程研发阶段,目前全球训练数据集的生产主要有四种方式:基于真实本体/人体/虚拟本体/合成数据的数据集生产。而人形机器人厂商训练数据集通常采用基于真实本体的数据集生产方式和基于虚拟本体的数据集生产两种方式。其中,真实本体数据采取又因为质量最高得到了Tesla等头部企业的青睐。
在真实数据采集的过程中,动作捕捉设备无疑是关键一环。动作捕捉设备的质量决定了采集机器人的数据是否精准,有助于海量真实行为数据的搜集与标注。一套优秀的动捕设备可以捕捉更多的关节,更丰富的物体纹理,相比需要算法 IK 逆向解算的其他动作采集方式,更为便利,更为稳定,信息的裕量也更好,更便于厂商构筑大规模数据工厂((Data Factory),实现算法模型和训练。
但传统的动捕数据采集方式价格高昂,专业级设备预计在十几万到几十万不等,例如Tesla 目前采用的是真实本体穿戴动作捕捉设备遥控一台人形机器人完成某个任务,设备采集机器人的视觉、运控和传感信息,一个采集席位需要一台机器人+一套动作捕捉设备+遥操作采集人员,采集过程中由于设备重量较高,长期佩戴会出现眩晕,采集人员连续工作时长大多不超过俩小时。这局限了数据采样的连续性,也使得整体成本不断提升。
继Cobot Magic遥操作数据采集方案后,松灵机器人发现了这些传统数据采集产品的痛点问题,采取一套硬件与算法的全新设计,试图突破数据采集产品创新边界。
消息人士表明,松灵机器人推出的这套名为Pika的全新通用数据采集方案,具备更小尺寸、更精准控制、更稳定夹合、更高效集成,更快速上手,采集执行全流程协同等特点,是目前业界不可多得的通用便捷式具身智能数据采集方案。
▍更便捷、更高性价比
在1月3日,松灵机器人其实已经在公众号上预告了这款Pika新品的消息,不少人从预告视频中看出,较Cobot Magic的主从移动遥操作设计不同,Pika实现轻量化小尺寸手持夹持设计,致力于让数据采集更加轻巧便携。同时,一个夹爪即可进行数据采集,无疑相对而言大幅降低成本。
机器人大讲堂获悉,Pika这款设备同样是主从操作数据采集的主流方案,其包括手持数据采集夹爪(Pika Sense)、机械臂末端执行夹爪(Pika Gripper)、高精度定位基站(Pika Station)三个部分,可以说配备完整数据采集终端、执行终端以及定位基站方案。
其中,末端执行夹爪重量为690g,最大夹持力可达2kg、空间定位精度达±1.5mm,能实现6D 空间坐标、夹爪开合角度、深度数据、RGB 数据、IMU数据输出,功能性和易用性非常不错。
在人类手持数据采集夹爪上,松灵将重量缩减到仅550g,而且创新性采用了人体工学夹持设计,能通过夹合的方式取代传统穿戴设计,能够适应不同手掌大小,操作起来更加灵活自如,无论是抓握、提拉还是旋转等动作,都能轻松完成,这不仅能提升操作便捷性和舒适性,减轻操作者长时间使用带来的疲劳感,还可以大幅提高数据采集效率。
值得一提的是,这种夹持的模块化设计展现出了超强的兼容性,支持与多种机器人平台兼容,这意味着其实采集夹爪的使用对象并不局限于人类,从而可以让机器人数据采集的0-1与1-N更加便捷,加速具身智能体的任务训练与数据迁移、适配过程。
从使用场景的角度来看,在人形机器人扩大应用场景的需求下,遥操作数据采集设备往往需要在多种复杂环境中工作,包括户外、野外地形或者受限空间等。在这种环境下,设备的重量和体积会直接影响到操作的难度和效率。一个轻巧便携的设备更易于运输和部署,无疑能使得操作员更快速地到达工作区域,拓展数据采集范围,实现更高效的协作采集。
对于需要频繁更换工作地点或需要快速响应的遥操作数据采集任务来说,Pika这种易于携带和部署的遥操作设备显然更具优势,由于定位基站可在室外工作,并仅需12V供电,即可实现30H续航,大幅提升了设备整体使用灵活性。开发者借此可以更加接近生产现场,无须单独部署采集场景,真正实现了生产在哪里,数据采集就在哪里的移动数据牧场。
▍更通用、更全面
值得注意的是,Pika通用数据采集方案为了拓展数据采集通用性,采取的是夹持、执行、定位三位一体方案,适应不同夹持器配置。目前Pika在末端配备的是最大开合尺寸95mm的两指夹爪,该夹爪除了能够实现刚性夹取外,更能进一步实现柔性夹取需求,拓展数据采集范围,适应尽可能多的处理对象和复杂任务,为数据采集提供更多可能。未来松灵也计划实现支持可更换夹爪设计,拓展更多采集可能性,让这套设备更具高性价比。
在数据采集的全面性上,由于Pika集成200°鱼眼相机、双目深度相机、IMU、空间高精度定位单元、高精度编码器等多种传感器一体化,而且采集器和执行器采用同源同构的传感器和结构布局方案,这种集成度更高、产品构成更精简的设计,使用户能更轻松、更便捷、更快速实现数据采集。由于采集与执行单元高度一致,还确保了从数据采集到模型推理的全流程协同,助力高效采集。
除了数据采集,大多数遥操作设备需要在数据采集后,还能将数据解构成机器人可理解的自由度、构型等内在信息,最后需要将众多数据匹配对应的执行路径形成一个鲁棒性高且稳定的系统,这对算法提出了较全面的高要求。
松灵通过自研算法,Pika不仅能全面采集六自由度位姿数据、深度信息、视觉信息及夹持信息,还能简化数据处理,确保数据采集到执行的时效性和准确性,最终能为机器人感知提供丰富可靠的输入支持。
目前,Pika支持毫米级空间定位,位姿精度最高达±1.5mm,精准记录空间移动轨迹,无惧桌面、白墙、低光照的弱纹理场景,其采集的包括深度信息、RGB信息、夹爪开合大小信息、空间位姿信息、惯性传感器信息,完全能够满足具身智能领域对高精度、多模态数据的需求。
同时,Pika也能够实现数据的高效实时输出,无需后续处理与同步,遥操作交互反馈就可以快速输入机器人推理终端,显著提升任务响应速度与执行效率,加速数据到决策过程。
即使在进行多物体抓取等复杂任务的过程中,物体的位置、形态有较大差异,Pika配合高精度定位基站实现精准空间定位,同样可以智能调整采集路径与执行策略,从而实现多场景灵活适配,让根据实际情况更加准确地进行灵活的操作,体现出了适应性强的特征。
▍结语与未来
Pika这种三位一体数据采集夹爪,是松灵继Cobot Magic遥操作数据采集方案后的再一次升级,是松灵将技术、产品再优化,在保障产品质量最优的情况下做到最佳性价比,打造出的更灵活遥操作方案。
这类方案不仅具有强大产品竞争力,能真正做到为具身智能数据采集降本增效,而且环境适应性更强,更符合多元化的数据采集需求,为具身智能体更大范围的数据采集创造了可行条件。
松灵这套夹爪末端遥操作数据采集方案的价值也不仅仅局限于具身智能体遥操作与数据采集,未来还有望适配更多的方案,包括柔性夹爪、触觉传感器等,目前Pika采用Type-C通用通讯接口,支持 ROS1、ROS2、URDF二次开发,未来将继续朝着更开放,更通用的方向,为广大开发者提供更多的案例与玩法。
目前,Pika已经在松灵官网开放预售,有意向的开发者欢迎垂询,详细了解这套更快、更易、更好的数据采集解决方案。随着首批Pika将在2025年3月开启交付,届时松灵还将同步开源Pika数据集,为用户提供全方位支持。