英国初创公司 HUMANOID（SKL Robotics LTD）推出的模块化设计人形机器人 HMND 01

Konrad Wolfenstein

1年前

英国初创公司 HUMANOID（SKL Robotics LTD）推出的模块化设计人形机器人 HMND 01

英国初创公司 HUMANOID（SKL Robotics LTD）推出的模块化人形机器人 HMND 01 – 图片：HUMANOID / SKL Robotics LTD

HMND 01——智能机器人与柔性自动化的融合

工业自动化中的人形机器人：HMND 01及其社会影响的全面分析

英国初创公司Humanoid推出的HMND 01人形机器人标志着自动化技术的重大进步。这款高度精密的模块化机器人专为工业应用而设计，融合了人工智能、先进的运动控制和灵活的硬件模块。其目标是在支持以人为本的工作环境的同时，缓解日益严重的劳动力短缺问题。.

HMND 01机器人身高175厘米，最大载重15公斤，行走速度1.5米/秒，可在物流、制造、零售等多个行业高效应用。该公司已计划于2025年进行原型测试，并针对零售行业开展试点项目。.

本文重点介绍了HMND 01的技术创新、运行能力以及人形机器人潜在的社会和经济影响。预计到2030年，此类系统的市场规模将达到65亿美元，因此其重要性日益凸显。.

技术架构和性能

生物力学设计与运动

HMND 01 的尺寸设计基于人体解剖结构，因此无需对现有基础设施进行重大改造即可融入现有工作环境。该机器人关节拥有 41 个自由度，具有高度的灵活性，能够执行复杂的操控任务。.

它的纺织外罩不仅美观，还能防尘防污；模块化驱动系统采用电动腿部驱动和气动抓取机构相结合的方式，使机器人能够胜任大幅度的举重任务和精细的动作。.

另一项突出特点是双电池系统，续航时间长达四小时。得益于热插拔机制，机器人可以在运行过程中更换电池，即使在轮班工作中也能最大限度地减少中断。.

运动和操作技能

HMND 01 采用特殊的全身控制算法，使其能够在不平坦的地面上保持动态稳定性。借助惯性传感器和深度摄像头，它可以实时适应不同的地面条件。其 1.5 米/秒的行走速度与普通人相当；此外，该机器人即使在负载情况下也能保持恒定速度，使其在物料搬运任务中尤为实用。.

模块化末端执行器系统允许在不同工具之间快速切换。目前已知有三种手部配置：

用于精密作业的五部件机械臂
用于抓取和移动箱子的双指平行夹爪，
一种用于搬运金属物体的磁吸装置。.

性能测试表明，该机器人能够以每小时高达 400 次的效率处理拾取和放置任务，并在数小时内保持 ±0.1 毫米的卓越定位精度。.

模块化设计和适应性

硬件可配置性

HMND 01 的架构基于三部分模块化结构：

下半身：可选配双足或滚轮导向版本，以适应不同的操作环境；
躯干：包含中央电源分配和计算能力，
上半身：可通过各种操控系统进行调节。.

这种细分方式使企业能够根据应用场景优化机器人。例如，更经济实惠的滚轮导向型机器人可用于仓库等结构化环境，而双足机器人则适用于要求更高的工作区域。.

软件灵活性

基于 ROS-2 的软件栈能够轻松适应不同的任务。操作人员可以通过图形用户界面为机器人编写新的工作流程。测试表明，与传统工业机器人相比，这可以将实施时间缩短高达 60%。.

在与一家连锁面包店合作的试点项目中，HMND 01 机器人仅用一天时间就完成了从码垛到清洁任务的重新编程。这得益于将机械臂上的抓手更换为喷嘴，以及将人工智能模型从物体识别切换到污染检测。.

人工智能和传感器技术

感知系统

HMND 01 结合了多种传感器技术：

用于高分辨率物体识别的RGB-D相机
用于导航的激光雷达传感器，探测范围为40米。
手部配备超过 1000 个压力点的触觉传感器，可实现精准操控。.

该传感器数据以 60 Hz 的频率进行聚合，从而生成逼真的环境地图。仓库测试表明，该机器人能够同时追踪多达 300 件库存物品，并在人员密集区域内安全穿梭。.

自主决策

集成规划算法将复杂任务分解为可执行的步骤，并能适应不断变化的情况。在零售模拟中，HMND 01 能够自主避开 83% 的意外障碍物（例如掉落的商品或堵塞的通道）。尽管如此，该系统在约 17% 的情况下仍然需要人工干预，尤其是在处理非结构化问题时。.

经济和社会影响

行业效率提升

物流领域的初步测试结果令人鼓舞。在分拣中心使用 HMND 01 后，效率提高了 24%，尤其是在夜班期间持续运行的情况下。这使企业有机会在不增加人力投入的情况下提高生产力。.

模块化进步：HMND 01 为行业带来创新

像HMND 01这样的人形机器人虽然优势众多，但也带来了一些社会挑战。这类系统的引入可能会导致就业岗位的转变，尤其是在一些简单的体力劳动方面。与此同时，维护和编程这些机器人也催生了新的职业道路。.

另一个重要问题是员工的接受度。研究表明，员工通常将人形机器人视为竞争对手。因此，透明的沟通和培训计划对于确保成功融合至关重要。.

Humanoid计划在2025年前推出轮式版本，该版本将更具成本效益，更适合结构化环境。与此同时，双足版本也将得到进一步开发，以实现更高的移动性和自主性。.

HMND 01 代表了工业自动化领域的一项重大进步。其模块化架构、人工智能驱动的感知能力以及灵活的定制选项，使其成为企业在与人类员工协作的同时提高效率的理想解决方案。.

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HMND 01：模块化人形机器人革新工业自动化——背景分析

解决劳动力短缺问题：HMND 01 如何改变就业状况

在瞬息万变的机器人领域，总部位于伦敦的初创公司HUMANOID（SKL Robotics LTD）凭借其人形机器人HMND 01的发布，迈出了意义非凡的一步。这款机器人不仅仅是自动化领域的又一项创新，它更代表着公司战略的一次调整，旨在开发更加灵活、专为应对现代工业挑战而设计的人形机器人系统。HMND 01身高175厘米，有效载荷高达15公斤，凝聚了人形机器人技术的最新成果，旨在解决各行各业日益严重的劳动力短缺问题，并能无缝融入现有的以人为本的工作环境。.

HMND 01 的真正独特之处在于其模块化架构。这种设计赋予了它无与伦比的适应性和多功能性。结合先进的运动控制系统（行走速度可达 1.5 米/秒）和人工智能驱动的操作系统，HMND 01 已成为远超传统工业机器人的解决方案。HUMANOID 采用可互换的硬件模块和可定制的外壳，使机器人能够适应物流、制造和零售等各种应用场景。该公司计划于 2025 年推出 alpha 原型机，并在零售领域开展初步试点项目，这项技术的变革潜力已显而易见。.

本文分析了HMND 01的技术创新、运行能力及其深远的社会经济影响。我们将深入探讨一个人形机器人不再是科幻小说中的虚构场景，而是全球经济中一个日益重要的现实组成部分。预计到2030年，人形机器人市场规模将达到65亿美元，凸显了该领域巨大的意义和增长潜力。HMND 01代表了下一代机器人的发展方向，其目标不仅是提高效率，还要更加灵活和人性化。.

技术架构和性能特点：深入了解 HMND 01 的内部构造

要全面了解 HMND 01 的功能，对其技术架构和性能特征进行详细分析至关重要。该机器人的设计灵感源于生物力学原理，并紧密贴合人体解剖结构。其 175 厘米的身高和 70 公斤的体重并非偶然。这样的尺寸使 HMND 01 能够在专为人类设计的工作环境中运行，而无需进行耗时耗资的基础设施改造。它可以通过标准门道，攀爬普通楼梯，并在专为人类工人优化的工作场所中工作。.

HMND 01 的一个关键特性是其令人惊叹的 41 个自由度（自由度描述了机器人各个关节的运动范围）。如此高的自由度使其能够进行复杂多样的上半身操作，高度接近人手和手臂的灵巧性和灵活性。这对于许多工业流程中需要精细动作技能、精确性和适应性的任务至关重要。此外，机器人的末端执行器——位于其手臂末端的工具或“手”——可以独立配置。这意味着企业可以集成专门定制的工具和抓取系统，以满足其特定应用的需求。无论是精确抓取精密电子元件、安全地搬运和放置重型箱子，还是在装配过程中操作工具，HMND 01 都能胜任各种各样的任务。.

HMND 01 的另一项创新之处在于其可定制的纺织外罩。这些外罩不仅美观，还能保护内部组件免受灰尘和轻微冲击，同时还能实现视觉上的差异化和个性化。外罩之下是一套精密的混合动力驱动系统。腿部运动由强大的电动机驱动，从而实现动态高效的移动。而手部则采用精准的气动抓取器。气动系统，即利用压缩空气，能够快速灵敏地控制抓取力，这在处理易碎或形状不规则的物体时尤为重要。这种电动机驱动、气动系统操控相结合的模式，巧妙地平衡了动力、速度和精度。.

运动学测试分析了机器人的运动能力，结果显示其最大水平臂展为85厘米（从躯干中心算起）。这一臂展经过精心设计，旨在使机器人能够轻松访问标准化的仓库货架和生产线。在仓库环境中，它可以从货架上取放货物；在生产线上，它可以将工件或物料在不同工位之间移动。HMND 01采用双电池供电系统，可提供长达4小时的运行时间，足以满足许多工业应用的需求。其电池热插拔功能尤为便捷。用户无需关闭机器人或中断其运行，即可通过后部电池仓快速轻松地更换电池。虽然4小时的运行时间与工业界传统的8小时工作周期略有差距，但热插拔系统可以通过设定充电间隔和使用备用电池来实现近乎连续的运行。.

运动与操控：动作中的动态与精准

运动和操作是任何人形机器人的核心能力。HMND 01 依靠先进的技术和算法，在动态和精确任务中均表现出色。其关键组件是 HUMANOID 开发的“全身控制算法”。该算法使机器人即使在不平坦的地形上也能保持动态稳定性。工业环境通常并非完全平坦；地面上可能存在凸起、小障碍物或电缆。HMND 01 能够实时适应这些条件并保持稳定。这得益于惯性测量单元 (IMU) 和深度摄像头的支持。IMU 测量机器人的加速度和旋转速率，帮助其精确确定自身在空间中的位置和姿态。深度摄像头提供有关环境的详细 3D 信息，使机器人能够识别地面和障碍物，并据此规划其运动。.

HMND 01 目前的行走速度为 1.5 米/秒。虽然略低于人类平均约 1.4 米/秒的速度，但对于一款如此复杂且有效载荷能力的类人机器人而言，这仍然是一个相当不错的速度。更重要的是，即使携带 15 公斤的有效载荷，该机器人也能保持稳定的速度。这使得它在物料搬运任务中比人类工人更具耐力，因为人类工人在长时间搬运过程中容易疲劳并减速。速度、稳定性和耐力的完美结合，使 HMND 01 成为物流和制造环境中不可或缺的宝贵资产。.

另一大亮点是模块化末端执行器系统。如前所述，该机器人的“机械手”可以快速便捷地互换，以适应不同的任务。据悉，该系统至少有三种基本配置：五指机械臂，特别适合抓取和搬运小型零件，例如电子产品制造或小型物品仓库中的零件；双指平行夹爪，非常适合搬运纸箱、盒子和其他较大的长方体物体，例如物流和零售业中常见的物体；以及专为钣金加工或搬运扁平铁磁性材料而设计的磁吸装置。这种末端执行器的快速互换性使企业能够灵活地将HMND 01部署到各种任务中，并最大限度地提高其生产效率。.

独立测试表明，HMND 01 在拾取放置任务（即从一个位置拾取物体并将其放置到另一个位置）中的速度达到了人类操作水平的 90% 以上。这意味着在类似的测试中，它的速度比 90% 的人类工人都要快。具体来说，它每小时可完成约 400 个循环。然而，更令人印象深刻的是该机器人的稳定性和精度。它在 8 小时内保持了 ±0.1 毫米的位置精度。由于疲劳和操作能力的自然波动，人类工人通常无法在长时间内达到如此高的精度和稳定性。速度、精度和稳定性的完美结合，使 HMND 01 成为那些希望优化自动化流程并提高产品质量的企业的理想选择。.

模块化设计和适应性：灵活性是成功的关键

HMND 01 的模块化设计是其多功能性和成本效益的关键因素。该机器人的底盘分为三个主要的可互换部分：负责移动的下肢（提供双足和滚轮导向两种版本）；容纳电源和计算组件的躯干；以及专为特定操作任务而设计的上肢。这种分段式架构具有显著优势。.

其中一项最显著的优势在于降低了总体拥有成本 (TCO)。企业可以在结构化环境中部署滚轮导向型 HMND 01，例如地面平整且路径明确的工厂车间。这些滚轮导向型机器人的购置和运营成本显著降低——据估计，与双足型相比，成本最多可降低 35%。同时，如果需求发生变化或开发出新的应用，企业仍可选择在日后升级到具备完整移动能力的双足型机器人。这种灵活性保护了企业的投资，并支持分阶段部署机器人技术。.

此外，HUMANOID 还建立了一种合作模式，允许第三方开发商为 HMND 01 开发专用模块。这为各种潜在应用和创新开辟了广阔的空间。例如，汽车行业的早期用户已经在测试将专用扭矩扳手作为装配模块集成到机器人上。此类专用模块可以进一步根据不同行业和公司的具体需求定制机器人，从而显著扩展其功能。.

HMND 01 的软件设计兼顾灵活性和适应性。该机器人基于 ROS 2（机器人操作系统 2）软件栈，ROS 2 是机器人开发领域广泛应用且成熟的框架。ROS 2 提供了一个开放的模块化平台，允许开发人员创建和集成自己的软件组件。HUMANOID 采用容器化的任务模块，使操作人员能够通过图形用户界面配置和自定义工作流程。即使是非技术人员，也能通过该图形界面轻松地对机器人进行编程和操作。.

一家连锁面包店的试点项目令人印象深刻地展示了HMND 01的软件灵活性。白天，该机器人用于码垛作业，即将货物堆放到托盘上。晚上，它被重新编程执行清洁任务。这种切换仅需更换AI视觉模型（从物体识别到污染检测）和末端执行器（从机械爪到喷嘴）。这种快速简便的重新编程方式展现了HMND 01的多功能性，以及企业如何最大化其投资回报。.

另一项重要特性是自适应运动控制。非技术人员可以通过实际引导和演示所需动作，教会机器人新的运动序列。机器人学习这些动作后，即可自主执行。这种被称为“演示教学”的方法，与传统工业机器人相比，可将新任务的实施时间缩短高达 60%。这使得机器人技术更易于上手，即使对于没有专业机器人专家的公司也同样适用。.

人工智能集成与传感器系统：实时感知与决策

人工智能 (AI) 和先进传感器系统的集成是 HMND 01 的另一个基石。这些技术使机器人能够感知和理解其环境，并做出智能决策，从而自主高效地执行任务。.

HMND 01 的感知架构基于多传感器融合。多种传感器协同工作，共同构建环境的全面而细致的图像。RGB-D 相机提供彩色图像和深度信息；激光雷达（LiDAR）可实现精确的距离测量和环境三维建模；机器人手中的触觉传感器则用于触觉检测物体和测量压力。这些传感器的数据实时融合，形成统一的空间表示，更新频率高达 60 Hz。如此高的更新频率对于动态环境以及机器人的快速响应能力至关重要。.

在仓库环境中，这种多传感器融合技术已被证明尤为有效。HMND 01 能够同时追踪超过 300 件库存物品，并在工作人员之间无碰撞地移动。其物体识别软件基于大量的工业物体合成数据集进行训练，在抓取和放置任务中实现了高达 98.7% 的识别准确率。这一准确率超过了受控研究中人类工作人员的平均识别准确率（95.4%）。人工智能驱动的物体识别技术使机器人即使在复杂杂乱的环境中也能可靠地识别、定位和抓取物体。.

HMND 01 的决策自主性是通过分层任务网络 (HTN) 实现的。该网络将“补货 3 号货架”等高级指令分解为详细的、可执行的子任务。同时，它实时监控各种边界条件，例如电池状态、障碍物位置和任务进度。在零售模拟测试中，HMND 01 自主成功避开了约 83% 的意外障碍物，例如掉落的物体或被堵塞的通道。相比之下，领先的协作机器人在相同测试中的成功率仅为 67%。尽管 HMND 01 已展现出高度的自主性，但它尚未完全独立。在约 17% 的情况下，需要人工干预来解决复杂的异常情况。这表明人机协作仍然发挥着至关重要的作用，人形机器人旨在辅助而非完全取代人类员工。.

工业应用及经济影响：潜力和展望

HMND 01 已在各种工业应用中展现出其潜力，并产生了显著的经济效益。在与一家欧洲物流供应商的合作中，HMND 01 的应用使分拣中心的吞吐量提高了 24%。这一生产力提升主要得益于机器人在夜班期间的持续运行，它能够辅助白班的人工工作。机器人可以承担一些夜班期间对人工而言通常枯燥乏味或令人疲惫的任务，从而提高整体运营效率。.

HUMANOID计划进一步拓展其产品线。一款采用滚轮导向的HMND 01版本（HMND 01-W）计划于2025年推出，专为生产线等结构化环境优化，预计成本将降低30%。与此同时，适用于崎岖地形的双足版本（HMND 01-B）也在持续研发中。目标是提升机器人的越障能力，使其能够应用于建筑工地或难以进入的仓库等更具挑战性的环境。研发目标包括：对高度不超过20厘米的障碍物，越障率达到85%。.

人机协作是工业4.0的关键

HMND 01 代表了工业自动化领域的一项重大进步。它将人类的适应性和多功能性与机器人系统的效率和成本效益相结合。其模块化设计和人工智能驱动的感知能力使其成为适用于众多行业的灵活且面向未来的解决方案。然而，HMND 01 的成功不仅取决于技术的进一步发展。同样重要的是，要解决伴随人形机器人日益普及而来的社会伦理挑战。工作场所设计、员工与机器人协作的培训以及人机交互的伦理问题都必须得到解决，以确保人形机器人能够成功且可持续地融入工作场所。因此，HMND 01 展现了通往未来工业发展的道路，在这个未来，人机协作将共同提升效率、生产力和工作条件。.

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