36Kr Exclusive | Teams from Tsinghua University and Harbin Institute of Technology Develop Dexterous Hands, Reducing Costs to One-Third and Raising Nearly 100 Million Yuan in Three Months

Autor  | Qiao Yujie

Redakteur  | Yuan Silai

Hard Krueger hat erfahren, dass die Shenzhen Xingji Guangnian Technology Co., Ltd. (im Folgenden kurz "Xingji Guangnian") kürzlich eine neue Runde von Finanzierungen abgeschlossen hat. Diese Runde wurde von Shunchuang Industrial Investment als Lead-Investor angeführt, der alte Aktionär Yunshen Capital hat weiterhin investiert, und Weixing Ningyuan hat mitinvestiert.

Bis jetzt hat das Unternehmen in den letzten drei Monaten zwei aufeinanderfolgende Runden von Finanzierungen abgeschlossen, und das kumulative Finanzierungsvolumen beläuft sich nahezu auf 100 Millionen Yuan. Die Finanzierung dieser Runde wird hauptsächlich für die Umsetzung der universellen dexteren Manipulationsplattform in realen industriellen Szenarien, die kontinuierliche Verbesserung der Produkte, die Modernisierung der Massenproduktionslinien und den Aufbau der globalen Teamökosysteme eingesetzt.

Xingji Guangnian konzentriert sich auf die Forschung, Entwicklung und Kommerzialisierung von dexteren Händen und universellen Manipulationsplattformen. Das Kernteam stammt von Spitzenschulen wie der Tsinghua-Universität, der Harbin Institute of Technology, der Universität von Hongkong, der Hongkong University of Science and Technology und der Northwestern University in den Vereinigten Staaten. Es verfügt über umfangreiche technische Kenntnisse und Branchenkenntnisse auf dem Gebiet der dexteren Manipulation von Robotern.

Bezüglich der Technologiepfade verfolgt Xingji Guangnian eine Doppelschutzstrategie, die das Seilantriebssystem und das Direktantriebssystem parallel betreibt: Auf der einen Seite wird mit der vollständigen Seilantriebsdexterhand (Pantheon-Serie), die eine sehr hohe technische Hürde darstellt, die Leistungsgrenze und die ultimative Anwendungsumgebung erforscht. Auf der anderen Seite wird durch die Absenkung der technischen Schwierigkeit eine kostengünstige und modulare Direktantriebsdexterhand (Gaia-Serie) eingeführt, um die Verbreitung der Embodied Manipulationstechnologie zu fördern und die Ökosystembildung zu beschleunigen.

Bezüglich des Seilantriebssystems verwendet die Pantheon-Serie ein vollständiges Seilantriebsübertragungsgesperre, das dem "Sehnen-Muskel"-Kollaborationsmechanismus der menschlichen Hand nachempfunden ist und eine effiziente Kopplungssteuerung mit mehreren Freiheitsgraden ermöglicht. In Kombination mit dem von der Firma erstmals entwickelten Algorithmus für die Sofortige automatische Spannung (hier kann man evtl. die deutsche Beschreibung des Algorithmus einfügen, wenn man sie hat) kann bei Beibehaltung der extremen Leichtigkeit der Enden die Hand gleichzeitig die Eigenschaften von hohem Freiheitsgrad, hoher Genauigkeit, hoher Stoßfestigkeit und hoher Belastbarkeit aufweisen.

Der Gründer Wei Dehao sagte in einem Interview mit Hard Krueger: Im Hinblick auf die von der Branche allgemein befürchteten Probleme des Seilantriebs wie Kriechen und Temperaturdrift setzt Xingji Guangnian von zwei Seiten an, nämlich der Struktur und dem Algorithmus. Bei der Struktur wird die einzigartige einseitige Seilzugtechnologie in China eingesetzt, die dieselbe wie die von Tesla ist, um die Gleichmäßigkeit der Spannung des Seils bei langfristigem Gebrauch zu gewährleisten. Auf Algorithmusebene wird ein schwierigerer Bewegungssteuerungsalgorithmus verwendet, um das Problem der Gleichmäßigkeit und Stabilität des Seils zu lösen.

(Bildquelle/Unternehmen)

Bezüglich des Direktantriebssystems hat Xingji Guangnian auf der Grundlage von eigenentwickelten mikroskopischen Gelenkmodulen ein extrem einfaches und modulares Design für die Direktantriebsdexterhand wie beim Bauen mit Baukastenteilen realisiert. Die im Jahr dieses Jahres veröffentlichte Gaia Hand 20-Serie verfügt standardmäßig über 20 Freiheitsgrade und ist mit einer gestuften taktilen Konfiguration ausgestattet, die sich flexibel an unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsanforderungen von der Validierung der Basisbewegungssteuerung bis zur multimodalen sensorischen Manipulation anpassen kann.

"Wir haben die 16 bis 20 Rotationsmodule der dexteren Hand zu einem standardisierten Einzelmodul gemacht, was bedeutet, dass jede Hand nur ein Modul verwendet, was den Grad der Anpassung stark verringert und die Kosten auf technischer Ebene senkt", sagte Wei Dehao. "Ein weiterer Vorteil der Gelenkmodulen ist, dass fehlerhafte Module schnell ausgetauscht und repariert werden können, und die Wartungszeit kann auf Minuten reduziert werden."

Auf Softwareebene hat Xingji Guangnian gleichzeitig ein "Embodied Manipulation Basis-Modell" für Manipulationstasks aufgebaut. Wei Dehao sagte, dass aus Sicht des Endzustands das Embodied Intelligence-System eine geschichtete Struktur bilden sollte: Die obere Schicht wird von visuellen Sprachmodellen (VLM) etc. für das Verständnis der Umgebung und die Aufgabenplanung verantwortlich sein, die mittlere Schicht wird von einem Manipulationsmodell mit Generalisierungsfähigkeit die Befehle übernehmen, und die untere Schicht wird für die Gelenksteuerung und -ausführung verantwortlich sein. Das Basis-Modell von Xingji Guangnian ist genau der Schlüsselpunkt, der "Wahrnehmung - Entscheidung - Ausführung" verbindet. Durch die Fusion von visuellen und taktilen Daten sowie die Kombination von Training mit Daten aus der realen Welt und Sim2Real-Technologie kann die Vorhersage und Steuerung von komplexen Manipulationstasks realisiert werden.

Beim kommerziellen Weg wählt Xingji Guangnian die Strategie "Forschung zuerst, Fokussierung auf die Industrie". Auf der Forschungsseite sind die Produkte der Firma bereits in viele Hochschulen und Forschungsinstitute im In- und Ausland gelangt und werden zu Grundwerkzeugen für die Forschung in der Embodied Intelligence. Auf der Industrieseite wählt die Firma vorrangig hochwertige Szenarien wie die Präzisionsfertigung und hochrisikoreiche Arbeiten aus und validiert die Umsetzungskapazität von "universellem Endeffektor + AI-Manipulation" durch die gemeinsame Entwicklung mit Spitzenunternehmen.

Im Folgenden sind Auszüge aus dem Interview (einige Inhalte wurden bearbeitet):

Hard Krueger: Warum werden gleichzeitig zwei Technologiepfade, der Direktantrieb und der Seilantrieb, angelegt?

Wei Dehao: Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung von Seilantriebsdexterhänden und haben dafür eine eigenständige, ganzheitliche Entwicklung durchgeführt, von Materialien, Motoren, Seilen bis hin zu Bewegungsalgorithmen. Aber wir haben erkannt, dass es vielleicht noch ein bis zwei Jahre dauern wird, bis die Seilantriebsdexterhand endgültig in die privaten Haushalte und die Konsumwelt einfährt. Bis dahin müssen die Kosten gesenkt werden, um die Verbindung mit dem Markt herzustellen, die Embodied-Ökosysteme zu erweitern und die Technologie zu verbreiten. Unsere Methode ist: Die 16 - 20 Rotationsmodule der dexteren Hand werden zu einem standardisierten Einzelmodul gemacht, um den Grad der Anpassung zu verringern und die Liefermenge einzelner Module zu erhöhen, um so die Kosten zu senken. Die so entwickelte Gaia Direktantriebshand hat zwar eine geringere Leistung als die Seilantriebshand, aber sie erfüllt die gegenwärtigen Anforderungen an die Datenerfassung, die Algorithmusvalidierung und die einfache Produktforschung, und die Kosten sind sehr gering. Der Seilantrieb ist unser Traum, während der Direktantrieb unser Beitrag für den Markt und die Ökosysteme ist. Derzeit sind wir das einzige Unternehmen weltweit, das modulare dextere Hände herstellt.

(Bildquelle/Unternehmen)

Hard Krueger: Wie versteht man das eigenentwickelte Embodied Manipulation Basis-Modell von Xingji Guangnian?

Wei Dehao: Die Steuerung einer dexteren Hand benötigt ein "Gehirn". Um ein Objekt zu greifen, muss man sich auf das visuelle und taktile Gefühl verlassen und dann ein Modell mithilfe von Expertenwissen oder verstärktem Lernen trainieren - wir nennen es Basis-Modell. Xingji Guangnian entwickelt keine großen Modelle wie VLM, aber wir glauben, dass zwischen dem großen Modell und der dexteren Hand ein Manipulationsbasis-Modell benötigt wird: Es übernimmt die Planungsbefehle des großen Modells und sendet sie dann an die Gelenksteuerungsbefehle. Im Endzustand muss es drei Schichten geben: Die oberste Schicht ist das VLM für die Szenenerkennung und die Aufgabenplanung; die mittlere Schicht ist ein Manipulationsbasis-Modell mit starker Generalisierungsfähigkeit, und die Generalisierungsfähigkeit zeigt sich hauptsächlich in der Manipulation von konkreten Aufgaben.

Hard Krueger: Warum gab es bei den beiden Generationen von dexteren Händen eine Änderung von Open-Source zu Closed-Source?

Wei Dehao: Unabhängig davon, ob es Open-Source oder Closed-Source ist, ist das Wesen die Hoffnung, dass mehr Menschen teilnehmen. Das Gehäuse der Open-Source-Hand (Gaia 15) ist vollständig Open-Source, und man kann schnell eine einfache Version aufbauen, aber es fehlt an Produktstabilität. Um es möglich zu machen, dass mehr Menschen die Hand nutzen können und die Preise niedrig sind, und um das Produkt gleichzeitig zu verbessern, haben wir bei der Closed-Source-Hand (Gaia 20) die Hauptplatine, das Kommunikationsprotokoll, den Hostcomputer und die Simulationssoftware entwickelt, die Kommunikationsfrequenz und die Reaktionsgeschwindigkeit verbessert, um eine höhere Leistung zu erreichen und den Preis dennoch sehr niedrig zu halten. Obwohl die Gaia 20 Closed-Source ist, ist sie vollständig modular. Die Kosten sind ein Drittel oder sogar weniger als die herkömmlicher dexterer Hände mit demselben Freiheitsgrad. Tatsächlich haben wir es auch geschafft, dass mehr Menschen teilnehmen. Nur zwei Tage nach dem Verkauf waren unsere ersten 88 Sets vollständig ausverkauft. Darüber hinaus haben wir für Forscher und Studenten mit begrenzten finanziellen Mitteln das "Top-Spieler-Programm" gestartet: Sie müssen nicht bezahlen, solange sie mit unserer Hand in 3 - 6 Monaten ein Forschungsmuster realisieren, erhalten sie die Hand kostenlos.