让机器人走进厨房烹饪美食、进入病房辅助患者康复是人类的梦想。如今，在广州的实验室和产业园区，这一梦想正通过具身智能技术走向现实。多家科研机构与企业展开具身智能机器人的产业化探索，试图让机器真正“读懂”人类需求并自主行动。
在黄埔区清华珠三角研究院未来设计创新中心，一款专注烹饪的具身智能机器人成功落地，斩获韩国炸鸡企业百台订单。与此同时，力之智能科技（广州）有限公司开发的“脑机接口+具身智能”康复机器人已进入临床阶段，通过解析患者脑电信号驱动机械装置，帮助患者康复。
这些与民生紧密相连的机器人，背后隐藏着怎样的技术密码？本期《科技周刊》带您深入广州具身智能一线，揭秘其核心突破，展望其产业前景。
炸物机器人
“丝滑”出餐
位于黄埔区的清华珠三角研究院未来设计创新中心内，享刻智能技术有限公司相关负责人牟晓晨向记者展示了公司研发机器人无人工作站炸薯条的全过程。
整个无人工作站长约4米，宽约1米，高约2米，最左侧是冰箱，中间一排是一个长方形的油锅，油锅一侧有一条滑轨，滑轨上安装了一个机械臂，最右侧是一个出餐台。
记者在现场看见，一名员工轻触控制面板，冰箱的下料门便自动打开，一块冰冻状态的薯条随即掉入长方形不锈钢炸篮里。
值得一提的是，机械臂会自动寻找炸篮。其先通过视觉系统判断篮内是否有薯条，之后，机械臂前端的灵巧手便会自动抓取炸篮的手柄，待滑轨滑到指定位置后，机械臂便会旋转关节，在视觉系统的指挥下，将薯条放入油锅之中。待薯条炸熟后，机械臂再次将炸篮的手柄抬起，抖动沥油，再通过滑轨将薯条顺利倒在出餐台，由员工负责出餐。
“我们的整套设备可以减少员工在高温、油烟环境中的长时间暴露，非常适合一些洋快餐品牌的后厨，目前已经有一家韩国的炸鸡连锁品牌跟我们签下了100台订单。还有多家海外快餐品牌和国内的炸串品牌正与我们接触。”牟晓晨告诉记者，除了炸薯条，该机器人无人工作站还可以炸鸡、炸串，制作各种烹炸食品。
原理：轻巧机械臂融合炸物垂直模型
炸物机器人看似简单，但从实验室到市场的落地转化过程中会遇到不少阻碍，如占地面积大、机械臂灵巧性差，操作失误率较高等。
牟晓晨说：“餐饮企业非常注重后厨的集约化，要求占地面积小、机械臂轻巧、操作成功率高。特别是炸制食物时，如果无法保证操作成功率，经常需要人工介入，就会大大降低出餐效率，有时甚至产生安全风险。”
据介绍，更高的抓取成功率和更低的售价是这款炸物机器人的最大优势。“事实上，这是一款具身智能炸物机器人。有别于在既定程序下操作的工业机器人，炸物机器人经过我们的训练和深度学习，建立了一套炸物垂直模型，让机械臂的抓取成功率提升到95%以上，目前，我们还在不断训练，让模型更加精准，成功率还会不断提升。”
●三维建模——炸物机器人在操作过程中，首先会对后厨进行三维建模。后厨的视觉信息、油温温度、时间等数据都将汇集入炸物的垂直模型中。
●夹起炸篮——炸制时，视觉传感器会指挥机械臂以最短路径前往指定坐标位置，让机械臂的灵巧手夹起炸篮手柄。在夹起过程中，灵巧手上的触觉传感器负责确认手柄是否握紧，并将相关信息发送给垂直模型。
●调节油温——垂直模型通过油锅的温度传感器及时间信息全程把握炸制过程，“按照餐饮企业炸薯条的标准，通常都是用冰冻薯条直接进行油炸。冰冻薯条放入油锅后，我们的温度传感器探测到油温常常会从200℃以上骤降到100℃左右。结合我们的垂直模型，在油锅温度骤降时会立刻调大火力，待油温平稳后再调小火力。”牟晓晨说。此外，利用视觉传感器和垂直模型，炸物机器人还可以感知油面情况，监控油品质量，做到油的及时更换和补充。
●抖动沥油——机械臂深度学习了人手臂抖油的动作。“炸制食物后必须把多余的油沥干，抖油这个动作需要在极短时间内反复加速、减速，这对人类来说轻而易举，但对机械臂来说却非常困难。在硬件上，我们自研了轻量化的机械臂与关节模组；在算法角度上，我们建立了炸物的垂直模型和具身智能应用平台。我们不断调整参数、优化算法，让机械臂能够完成一系列操作。”牟晓晨说。
●未来让机器人学会闻焦味和洗锅——团队正与清华大学未来实验室合作，将一款嗅觉传感器引入炸物机器人，牟晓晨说：“它能准确识别焦煳味道，保证炸制食品的品质。另外，我们还在布局自动化清洗油污的技术，让整个炸制车间更加卫生。”
炒菜机器人年底出样机
清华珠三角研究院是由清华大学和广东省共建的新型研发机构。该研究院充分发挥清华大学的科技资源与人才优势，在珠三角地区大力开展应用技术研发、科技成果转化、高新企业孵化和创新创业投资。据介绍，团队得到清华和北航等多家北京顶尖高校支持，在清华珠三角研究院未来设计创新中心的帮助下，团队不断验证新技术推向市场的可行性。
“我们在具身智能领域有很多专利，但这些技术也会有不成熟的地方，未来设计创新中心团队在技术落地方面的能力非常强，他们能对技术可行性进行快速论证并推动其产业化。”牟晓晨介绍，炸物机器人的多模态抓取炸篮技术方案，由清华大学未来实验室和未来设计创新中心共同推动，公司也在广州建立机器人的生产基地，“今年的计划是尽快完成韩国客户的这批订单。”
接下来，未来设计创新中心还会就团队的炒菜机器人开展研发和落地合作。有别于目前市面上的炒菜机器人，团队会添加味觉传感器以及人机交互方面的新型技术，让它用起来更智能。“它可以根据商户的需求，既能炒新鲜菜，也可以炒预制菜，我们计划在今年底推出一款炒菜机器人样机。”
据介绍，公司正计划设计一款可移动双机械臂烹饪机器人，“我们的目标是从单一场景完成单一任务向通用场景完成通用任务提升，最终有可能从商用变为家用。这款机器人未必是全人形，我们正与一家电动车企业合作，设计机器人的轮足。”
不久前，炸物机器人还在广州市第二少年宫举行的“开学科技第一课”暨全运会科技创新融合优秀案例发布会上亮相。牟晓晨透露：“我们已经拿到了北京海淀区颁发的首张具身智能食品安全许可证书。”
脑机接口+康复机器人
康复训练三剑合璧脑机接口+人工智能算法+机器人
力之智能科技（广州）有限公司是一家脑机接口+具身智能机器人的智能康复科技企业，已拥有100项发明专利和国际专利。在近期举行的广州市人工智能与机器人创新产品与服务发布会上，公司发布了多个基于非侵入式脑机接口的康复具身智能机器人产品。
记者在该公司的展台上见到了一款脑机接口头环，据工作人员介绍，这款头环名为“前额叶脑功能成像系统”，它可以实时采集大脑活动，安全精准地解码运动意图，准确识别人体运动方面的脑电信号，“对于因外伤等各类原因导致的神经受损，脑机接口可绕开人体受损的神经，直接读懂脑信号。这些脑信号再通过康复机器人的辅助，就可以实现患者上下肢以及全身多关节的锻炼和康复。”此外，公司还设计生产了“上肢评估与训练系统”“下肢评估与训练系统”等多个脑机接口+康复机器人集成产品。
记者了解到，该公司的这些产品正是利用了华南理工大学吴贤铭智能工程学院副院长谢龙汉团队的技术孵化而成。谢龙汉教授告诉记者，早在2012年，团队就开始做前额叶脑成像脑机接口和相关康复机器人的研究，“将我们完全自主研发的脑机接口系统跟康复机器人相融合，做成集成康复产品，这在全国尚属首次。我们用脑机接口+人工智能算法+机器人‘三位一体’来实现患者肢体康复训练，攻克了很多难关，加装了很多智能传感器，帮助患者更加快速地实现康复。”
“我们在算法上不断迭代提升，使脑机接口‘读懂’患者运动意图的准确率达到90%以上，这在行业内是非常不错的数据。”谢龙汉告诉记者，整套系统设计了容错机制，“即使脑机接口出错也没关系，我们还有其他与肌肉运动相关的传感器，它们可以与脑机接口互相容错，保护患者的安全。”
已在多家医院落地助力患者康复
“前段时间，暨大华侨医院一名在车祸中受重伤的患者使用我们的脑机接口康复机器人进行训练。患者既有关节损伤，也有脑损伤，我们利用脑机接口康复机器人协同进行康复训练，达到非常好的康复效果。”谢龙汉表示。
谢龙汉告诉记者，目前公司产品已在全国落地销售，包括北京的中国人民解放军总医院（301医院）、中国中医科学院望京医院、北大三院、暨南大学附属第一医院等医疗机构均采购了相关产品。
“目前在暨南大学附属第一医院，我们的设备进入了康复科和运动医学科。肩关节置换手术患者可以用我们的上肢机器人进行康复，其对接受髋关节、膝关节置换手术的患者康复也能发挥作用。”谢龙汉说。
除了关节置换患者，脑机接口康复机器人还有很多应用场景。据介绍，对于一些中风患者，由于神经与肢体的中断，导致肢体长期缺乏训练，利用脑机接口绕开受损神经，可以实现特别好的肢体康复；对于脊柱损伤、长期卧床的患者，利用康复机器人也让患者动起来，起到复健的作用；而对肌肉萎缩的患者，利用我们的设备能够提升患者的肌力和平衡能力。
未来将走向家庭
目前，绝大多数临床患者只能在医院进行专业的康复训练，患者不得不在医院和家之间来回奔波。“接下来，我们会开发出更具性价比的居家康复机器人，实现轻量化、小型化、智能化。现在，居家康复的需求越来越大，希望我们的产品能服务更多患者，我们未来的迭代方向就是要让康复机器人进入千家万户。”
值得一提的是，公司已针对C端消费者开发外骨骼设备，谢龙汉说：“我们正在与国内的销售渠道谈合作，另外也在跟进海外的渠道。”
外骨骼设备
针对C端消费者，公司已开发出外骨骼设备，谢龙汉说：“它主要有两个应用方向，第一是针对正常人，穿上外骨骼设备后，在跑步登山时可以实现助力，减少运动对关节的磨损。第二是针对腿脚不便的老人家，当老人家有腿脚无力、肌肉萎缩或关节损伤，外骨骼设备可以提供助力，让他们能够正常走起来。”
康复游戏：钓鱼
为帮助上肢手术患者康复，团队专门设计了一套电子游戏：屏幕中会有一个钓鱼的场景，当鱼儿上钩，就会让患者想象抬起鱼竿的动作；这时，脑机接口就会“读懂”患者的想法，并指挥上肢康复机器人辅助患者抬起上肢，从而起到患者康复的作用。
对于下肢康复，团队也设计了类似的游戏，通过将康复融入游戏，让患者能更轻松、更精准地完成肢体康复。
数说
截至2024年，广东拥有医疗器械生产企业4883家，居全国第一。同时，广东医疗器械企业的创新能力也进一步凸显。
2024年，广东新增创新医疗器械注册证14个，多个“全国首创”展现硬核实力，行业集聚效应和产业协同效应正在进一步增强，已步入发展快车道。
统筹编辑：梁倩薇、嵇沈玲
文/广州日报新花城记者：武威
图/受访者提供
广州日报新花城编辑：马俊贤
