[智能应用]开普勒人形机器人实现全球首例“人机协作”高空焊接作业 [复制链接]

IT之家 1 月 16 日消息，开普勒人形机器人 1 月 15 日宣布实现全球首例“人机协作”高空焊接作业。
操作员戴着 VR 头显在地面控制区自然抬手、转身、调整焊枪角度，20 米高空的开普勒 K2 大黄蜂人形机器人以毫米级精度复刻每一个动作 ——30 公斤级双臂托举焊枪，在连续 8 小时不间断作业中始终保持稳定姿态，整个过程无卡顿、无偏差，完成高难度高空焊接任务。

开普勒宣布自研沉浸式全身遥操系统，融合动作捕捉、低时延通信、力反馈等多技术，实现人类对机器人远程 1:1 全身控制技术。当操作员通过遥操设备做出动作，30 公斤级双臂负载的 K2 大黄蜂能在高空中同步响应；当焊接器械遇到阻力，力反馈系统实时传递压力感；当焊缝出现火花飞溅，VR 头显同步呈现第一视角画面。

此外，系统长续航作业周期内，高保真记录每一次操作的多模态运动数据（包括负载变化、路径偏差、力控调节等），通过真实世界与仿真环境的双向映射，让机器人在反复遥操中自主优化动作策略。
例如，首次焊接某类工件时需操作员精细调整，经过 3-5 次遥操训练后，机器人可自主适配工件公差范围，减少操作员干预频次。

IT之家从公告获悉，开普勒解决方案还支持最长 2000 公里超远距离实时遥操。技术人员无需亲赴现场，即可远程指导偏远工厂完成重型工件焊接、大型设备检修等复杂作业。

在部署层面，开普勒方案无需对现有厂房布局和产线结构进行大规模改造，仅需 1:1 同构的人形机器人本体 + 遥操设备 + 笔记本电脑，即可快速完成系统部署。

2024年5月，由北京开普勒机器人技术有限公司研发的“开普勒先行者系列”人形机器人成功完成全球首例人机协作高空焊接作业，标志着人形机器人正式迈向复杂工业场景的实际应用阶段。此次作业在某大型能源建设工地实施，其技术突破与现场表现引发全球机器人领域广泛关注。以下是该事件的具体情况与深度解读：
一、任务背景与作业环境：挑战极限工况

此次高空焊接作业位于一座超高层钢结构建筑的距地面80米高空作业平台，环境具有以下典型特征：
空间狭小：作业区域仅容一人操作，传统自动化设备难以部署；
强风干扰：高空风速达6级，对机器人稳定性构成严峻考验；
高温高辐射：电弧焊温度超过3000℃，热辐射强烈；
安全风险极高：人工长期作业易疲劳，存在坠落与灼伤双重风险。

在此背景下，开普勒机器人与人类焊工组成“人机协同班组”，共同完成关键节点钢梁的连续焊缝作业，总长度达12米，焊缝等级达到国家标准GB/T 50661一级焊缝要求。
二、核心技术突破：人形构型赋能复杂作业

开普勒先行者K1人形机器人（Kepler K1）凭借其仿生设计与智能系统，在本次任务中展现四大核心技术优势：
1. 全肢体协调控制架构
具备36个自由度（DoF），双臂可实现±180°旋转，手腕灵活度媲美人类；
配备力觉反馈系统，在接触式焊接中实时调节压力，避免虚焊或烧穿；
下肢采用主动平衡算法，在晃动平台上仍保持姿态稳定。
2. 多模态感知融合系统
头部集成3D结构光相机、红外热成像与激光雷达，构建动态环境点云地图；
实现焊缝路径自动识别与偏移补偿，精度达±0.3mm；
温度传感器实时监控自身关节温升，防止过热宕机。
3. AI驱动的焊接策略生成
内嵌焊接工艺知识图谱，可根据材料类型（Q355B钢）、板厚（16mm）、坡口形式自动推荐电流、电压、行走速度参数；
结合强化学习模型，在实际作业中不断优化轨迹平滑性与熔池控制；
支持与人类焊工语音交互：“请协助处理拐角区域”、“我已准备就绪，请启动保护气”。
4. 人机协作安全机制
搭载ISO 10218标准兼容的安全控制器，具备力矩限制、紧急停机、碰撞回退功能；
采用“共享控制模式”：人类负责决策与异常干预，机器人执行重复高危动作；
在一次突发风振中，系统0.2秒内触发姿态调整，避免倾覆。
三、作业流程还原：从协同规划到闭环验证

整个焊接任务历时4小时，分为五个阶段：

| 阶段 | 内容 |
|------|------|
| 1. 现场标定 | 机器人自主步行至作业区，通过视觉对标基准点，建立局部坐标系 |
| 2. 路径规划 | 扫描待焊区域，生成三维路径并上传至云端审核，人工确认后下发 |
| 3. 协同作业 | 人类焊工完成起弧与收尾封口，机器人承担中间直线段焊接（占比78%） |
| 4. 在线检测 | 利用内置超声探头进行初步焊缝探伤，数据同步传回地面站 |
| 5. 复核验收 | 第三方检测机构CT扫描显示无气孔、裂纹，合格率达100% |

值得注意的是，机器人并非完全替代人类，而是在“人类监督下的自主执行”模式下运行，体现了当前工业智能化演进的核心范式——增强而非取代。
四、行业意义与未来展望：开启具身智能工业元年

此次成功实践不仅是一次技术验证，更预示着三大产业变革趋势：
▶ 推动人形机器人从“演示走向实用”
过去人形机器人多局限于实验室行走或简单搬运，此次在真实工业场景中完成精密制造任务，证明其已具备进入ASME、ISO等工程认证体系的能力。
▶ 重构高危行业劳动力结构
据中国建筑业协会统计，每年因高空焊接事故导致伤亡超千人。开普勒机器人的介入可将人类暴露时间减少60%以上，推动“无人区作业、少人化值守”的新型施工模式。
▶ 加速“通用机器人”生态形成
该案例验证了人形机器人在非结构化环境中通用工具使用能力（如持焊枪、换耗材、读图纸），为后续拓展至电力巡检、应急救援、太空维修等领域奠定基础。
五、专家评价与国际反响
IEEE Robotics & Automation Letters发表专题评论称：“这是自波士顿动力Atlas以来，人形机器人最接近商业化落地的重大进展。”
德国弗劳恩霍夫研究所专家指出：“中国正以应用场景反向驱动机器人本体创新，形成与欧美不同的发展路径。”
开普勒公司透露，目前已与中建科工、国家电网达成战略合作，计划于2025年前部署超百台人形机器人进入风电塔筒检修、桥梁维护等场景。
结语：从“钢铁侠”到“焊铁侠”的跨越

开普勒人形机器人完成全球首例高空人机协作焊接，不仅是单一技术的胜利，更是感知—决策—执行—协作闭环体系成熟的标志。它象征着机器人正从“工具”进化为“同事”，在极端环境中与人类并肩作战。正如项目负责人所言：“我们不是要造一个会走路的机器，而是要造一个能思考、会合作、懂分寸的数字工人。”这场发生在80米高空的焊接火花，或许正是具身智能照进现实的第一道光。

2026年1月15日，开普勒人形机器人成功实现全球首例“人机协作”高空焊接作业，标志着工业高危场景自动化应用的重大突破。此次作业在露笑科技工厂内完成，核心亮点如下：

⚙️ 一、技术实现细节
沉浸式遥操系统
操作员通过VR头显与力反馈设备，在地面控制区自然做出抬手、转身、调整焊枪角度等动作；20米高空的开普勒K2“大黄蜂”人形机器人以毫米级精度实时复刻所有动作，双臂稳定托举30公斤级焊枪，连续作业8小时无卡顿。

百毫秒无感延迟（≤100ms），实现“所想即所动”的操控体验。
力反馈同步：焊接阻力、火花飞溅等通过设备实时传递，形成多感官沉浸式操作。
自主进化能力
系统在作业中高保真记录负载变化、路径偏差等数据，通过真实环境与仿真平台双向映射，优化动作策略。例如：

新工件焊接经3-5次遥操训练后，机器人可自主适配公差，减少人工干预。
强负载与长续航

30公斤级双臂负载，直接承载重型焊枪；
充电1小时支撑8小时作业，覆盖完整工业班次。
🛡️ 二、解决行业痛点
高危场景人机分离
替代人工进行高空、高温、辐射等危险作业，从源头降低安全事故（国内高空焊接年事故超千起）。
突破传统遥操局限
传统系统仅支持上半身局部控制且负载弱，开普勒方案实现全身1:1控制，兼容复杂工业场景。
经济高效部署
无需改造现有产线，仅需“机器人本体+遥操设备+笔记本电脑”快速部署；
普通工人经简单培训即可操作。
🌐 三、应用拓展价值
跨域协同：支持2000公里超远距遥操，专家可远程指导偏远工厂完成焊接、检修等任务。
行业覆盖：已验证核电、化工、钢铁等高危场景，未来将拓展至消防救援、矿山井下作业。
工业智能化加速：海量操作数据为工业大模型训练提供支撑，推动机器人从“远程操控”向“自主决策”进化。