在草坪上奔跑碉输、跳躍、后空翻裙顽，一步一個(gè)坑付燥；吭哧吭哧爬樓梯，震的樓梯一直顫抖……

這些“搗蛋行為”颅网，都來自波士頓動(dòng)力的機(jī)器人段卵。

從這家公司發(fā)布第一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)視頻開始，幾乎每一次翎憨，它們的新動(dòng)態(tài)都能引起行業(yè)的極大關(guān)注荤榄。原因無它，打上“波士頓動(dòng)力”標(biāo)簽的機(jī)器人磨再，在運(yùn)動(dòng)控制方面借倘，都是行業(yè)頂級。

但即便如波士頓動(dòng)力的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人莉遥，實(shí)現(xiàn)那些小孩子隨手可作的動(dòng)作行為時(shí)枣象，依然表現(xiàn)的無法令人滿意。對機(jī)器人行業(yè)來說灶逃，運(yùn)動(dòng)能力為什么會這么得難舶舅？

這得從運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展歷程開始說起莫彩。

事實(shí)上，運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的準(zhǔn)確研發(fā)史很難追溯奸闽。兩千多年前古代中國人發(fā)明的指南車大概可以稱得上是運(yùn)動(dòng)機(jī)器人這一概念的鼻祖了琼牧。車內(nèi)搭載一個(gè)“機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)”，利用傳遞轉(zhuǎn)向時(shí)兩車輪的差動(dòng)信息指明方向哀卫，無疑這是機(jī)械控制技術(shù)的一次成功應(yīng)用巨坊。

到1961年，Unimation為通用汽車研發(fā)了世界第一臺工業(yè)機(jī)器人聊训，用于生產(chǎn)汽車門抱究、車窗把柄、換檔旋鈕带斑、燈具固定架鼓寺，以及汽車內(nèi)部的其他硬件等。至此勋磕，機(jī)器人開始替代人類妈候，逐漸被應(yīng)用于多個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中。

而隨著現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新應(yīng)用的出現(xiàn)挂滓，單純的機(jī)械運(yùn)動(dòng)早已不能滿足需求苦银，運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的概念開始被慢慢普及開來，研發(fā)難點(diǎn)也被廣泛重視起來赶站。

運(yùn)動(dòng)機(jī)器人幔虏，應(yīng)該是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃惕秧、行為控制與執(zhí)行等多功能為一體的綜合硬件系統(tǒng)奥徒。

要做到這些，便要求我們在機(jī)器人“體內(nèi)”必須匯集諸如傳感器技術(shù)的炫、信息處理吐捞、電子工程、計(jì)算機(jī)工程蜕裳、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多項(xiàng)尖端技術(shù)吹蜡，要求機(jī)器人擁有靈活的“運(yùn)動(dòng)腦”，而這些在世界范圍內(nèi)呈锣，都不是短時(shí)間可以達(dá)成的锤衡。

沒有運(yùn)動(dòng)腦，機(jī)器人只能是“人工智障”

“對于機(jī)器人行業(yè)來說，有三大關(guān)鍵技術(shù)：計(jì)算機(jī)視覺、語義理解和運(yùn)動(dòng)控制卧他。而運(yùn)動(dòng)控制媳谁，是較難的一關(guān)党饮。”在談及機(jī)器人控制關(guān)鍵技術(shù)時(shí)驳庭，Vincross COO徐凱強(qiáng)曾如是說刑顺。

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制有多難？它們被稱為“智障”是不是太委屈饲常？

所謂的“運(yùn)動(dòng)機(jī)器人”不管是行為控制蹲堂、還是環(huán)境判斷等能力都與期望中有極大的差距。不客氣地說贝淤，它們還處于“人工智障”的階段柒竞。

為此鋼鐵俠機(jī)器人創(chuàng)始人＆CEO張銳認(rèn)為，“它們需要擁有一個(gè)‘會運(yùn)動(dòng)的腦子’播聪，也就是‘運(yùn)動(dòng)腦’朽基。”

縱觀當(dāng)前推出的各種運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人离陶，要么只能“站”在原地稼虎，用一個(gè)“畫”著人臉的屏幕說著前言不搭后語的話，可以稍微點(diǎn)頭搖頭招刨；要么就是一舉一動(dòng)非常機(jī)械敬挂，擺動(dòng)著雙手雙腳跳舞，毫無實(shí)際應(yīng)用意義可言匣酸。

能自主規(guī)劃路線永韭、感應(yīng)環(huán)境自動(dòng)避障地移動(dòng)，可以通過靈活的關(guān)節(jié)不機(jī)械地活動(dòng)卡撤，是對機(jī)器“人”最基本的要求徊押。

而這其中，有兩大技術(shù)難關(guān)：移動(dòng)和活動(dòng)琅瘦。

移動(dòng)得不好掖阶，就會亂碰亂撞；活動(dòng)得不好乌诚，就毫無靈性炮疲，彷如智障。

移動(dòng)的關(guān)鍵在“底盤”蜒午，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虎叔、傳感器和算法三者缺一不可

按照移動(dòng)方式劃分，移動(dòng)機(jī)器人可大致被分為：輪式截胯、履帶式和足式三大類铺坞。而前兩類機(jī)器人移動(dòng)的關(guān)鍵，都在下半身洲胖，也就是俗稱的“底盤”济榨。

科沃斯機(jī)器人（南京）人工智能研究院院長于元隆表示坯沪，“底盤”其實(shí)只是一個(gè)載體，其中搭載和應(yīng)用了傳感器擒滑、智能算法和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等三大關(guān)鍵技術(shù)腐晾。

從當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人的工作狀態(tài)看，其主要的工作流程應(yīng)該是“傳感器用于感知環(huán)境丐一，并將環(huán)境信息傳輸給‘控制大腦’藻糖，也就是智能算法；‘大腦’通過分析環(huán)境信息給出‘執(zhí)行命令’库车，最終控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出行為動(dòng)作巨柒。”

傳感器方面柠衍，更準(zhǔn)洋满、更高精度的環(huán)境感知能力是評價(jià)其性能最重要的指標(biāo)。但高性能的傳感器末瘾，就意味著高成本唠芋。以科沃斯為例，克服傳感器依賴進(jìn)口讼舰、高成本等問題拧淘，擁有自主研發(fā)的傳感器專利是唯一解決之道。

而智能算法沦望，也是近幾年各大機(jī)器人廠商重點(diǎn)發(fā)力的部分族焰。這其中，涉及到了環(huán)境感知慨醒、導(dǎo)航定位蚊凫、避障、決策阐合、視覺肛英、語音、人機(jī)交互等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)童隆。

同時(shí)于院長也表示林索，“現(xiàn)在各個(gè)廠商在智能算法方面還處于淺水區(qū)，只是做到了一些基本功能的應(yīng)用洪灯。簡單來說坎缭，就是現(xiàn)在的機(jī)器人還不夠聰明∏┕常”

這里的“不夠聰明”體現(xiàn)在三方面：第一掏呼，感知能力不夠智能；第二、行為決策能力不夠憎夷；第三莽鸿，人機(jī)交互性差。

就目前的發(fā)展趨勢看拾给，多模態(tài)傳感器和智能算法相結(jié)合是一種有效的解決方式富拗。當(dāng)機(jī)器人可以有效地感知環(huán)境變化、準(zhǔn)確地推理和做出決策鸣戴、結(jié)合用戶需求提供針對性服務(wù)時(shí)，就是我們進(jìn)入“深水區(qū)”的時(shí)候了粘拾。

驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)方面窄锅，則涉及了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有效驅(qū)動(dòng)力奥债、減速器等多個(gè)機(jī)械工程問題割对。而這些，都直接關(guān)系到機(jī)器人移動(dòng)時(shí)的靈活性窥俊。

想必援漓，誰也不想看到機(jī)器人要么不動(dòng)，要么“嗖”地沖出去然后撞倒墻上的場面吧煮泪。

也正因?yàn)榇吮昕担?dāng)前大多移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用都只局限于室內(nèi)場景中。而市場所需要的機(jī)器人酌非，應(yīng)該擁有更多的能力胃肖，如自然地做著肢體動(dòng)作，可以“端茶倒水”叭静，甚至“翻山越嶺”徊激。

這就涉及到機(jī)器人的活動(dòng)能力了。

活動(dòng)的重點(diǎn)在“關(guān)節(jié)”给庶，伺服舵機(jī)和運(yùn)動(dòng)算法成制勝關(guān)鍵

談及“活動(dòng)”機(jī)器人贿汞，最為常見的，就是舞臺表演類機(jī)器人耸黑。

旋轉(zhuǎn)桃煎、揮手、踢腿……這些都是跳舞機(jī)器人最為常見的動(dòng)作崎坊。其中备禀，以上過春晚的優(yōu)必選機(jī)器人最為知名。而它們最大的優(yōu)勢在于技術(shù)——伺服舵機(jī)及步態(tài)算法等的自主研發(fā)奈揍。

優(yōu)必選創(chuàng)始人＆CEO周劍曾說過曲尸，“伺服舵機(jī)本身就是一個(gè)比較難的技術(shù)壁壘。尤其是大扭矩伺服舵機(jī)，在全球來講都是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)里一個(gè)很大的難題另患∨β遥”

和普通的電機(jī)相比，伺服舵機(jī)涉中還涵蓋了減速昆箕、傳感鸦列、電機(jī)、芯片鹏倘、改進(jìn)算法策退、旋轉(zhuǎn)自由度等多種技術(shù)問題。也正因?yàn)榇似ǎ欧鏅C(jī)能夠極大的提升機(jī)器人活動(dòng)時(shí)的關(guān)節(jié)靈敏度跑腮。所以優(yōu)必選沒有放棄研發(fā)伺服舵機(jī)，盡管他們花了近5年的時(shí)間肉敏，耗資半億帮冶。

其實(shí)，伺服舵機(jī)并不是一個(gè)新概念索击，日本隧帜、瑞士等機(jī)器人研發(fā)大國早有“伺服舵機(jī)”相關(guān)產(chǎn)品。只是當(dāng)時(shí)進(jìn)口成本極高邢侵，即便是最低性能的成本價(jià)也需要50美元／個(gè)豫柿，且早期需求量不高，所以一直沒有被廣泛應(yīng)用版鳞。

對此围婴，周劍表示：“一般來看，僅伺服舵機(jī)的成本昧识，就能占去機(jī)器人總成本的一半钠四。這樣一來，一旦量少跪楞，供應(yīng)鏈就根本起不來缀去，相應(yīng)的芯片、CPU甸祭、電池成本也都降不下來缕碎。”

但隨著用戶對機(jī)器人活動(dòng)靈敏度要求地提高池户，伺服舵機(jī)早已成為機(jī)器人廠商差異化競爭的關(guān)鍵咏雌，原本所說的“需求量不高”已經(jīng)成為了一個(gè)偽命題。

然而校焦，正如周劍所說赊抖，中小型企業(yè)在早期“量不大”且進(jìn)口成本較高的情況下，自研不失為一條出路。

那么氛雪，機(jī)器人能動(dòng)了房匆，要怎么讓它動(dòng)起來呢？

舉個(gè)例子灶昏，趕時(shí)間時(shí)茬麻，“人”的正常生理反應(yīng)會讓我們的步子會邁得很大，走路的速度和身體的擺動(dòng)幅度等都會隨之變化言雀；而如果時(shí)間比較寬裕模譬，你可能就會優(yōu)哉游哉的顛著小碎步，頭也跟著搖搖晃晃刚哼、雙臂隨意擺動(dòng)闲堆。

機(jī)器人也應(yīng)該是這樣的。不同場景下揍丘，步態(tài)及身體的每個(gè)部分，都會表現(xiàn)出不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)牺胎。說的通俗點(diǎn)楞庸，機(jī)器人在活動(dòng)時(shí)應(yīng)該更接地氣，而不是只會木訥的重復(fù)著單一或僅有的幾個(gè)動(dòng)作暂一。

這需要一個(gè)同樣接地氣的算法晾胡。

什么時(shí)候動(dòng)？動(dòng)哪里拐云？怎么動(dòng)罢猪？頻率如何？幅度多大叉瘩？這些都是在做算法時(shí)必須考慮的事情膳帕。尤其在場景多樣化且復(fù)雜時(shí)，算法開發(fā)的工程量將成倍增加薇缅。

徐凱強(qiáng)也說危彩，“讓機(jī)器人動(dòng)動(dòng)手腳，看起來很簡單泳桦，但為了做好這一點(diǎn)汤徽，我們花了整整三年的時(shí)間【淖”

而張銳談及的“如果人是可以廣泛生存于這個(gè)世界的谒府，那么機(jī)器人就應(yīng)該能被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，這需要不同的算法賦予其不同的功能浮毯⊥暌撸”

而這其實(shí)已有解決方案。只要給機(jī)器人加上一個(gè)基于Gazebo的仿真平臺和基于Ubuntu的ROS系統(tǒng)，其在硬件接口和開源等方面就能接入更多的開發(fā)者了陈伪。

鋼鐵俠就是這樣做的深牲，“我們提供的不僅是一個(gè)硬件產(chǎn)品，還同時(shí)為開發(fā)者們提供了一個(gè)軟件開發(fā)平臺泛倦×伤桑”

無獨(dú)有偶，Vincross也是從運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)出發(fā)习环，為機(jī)器人開發(fā)者提供便捷的開發(fā)平臺的裸努。

“行業(yè)公認(rèn)的，機(jī)器人將成為新一代的計(jì)算平臺芍规，就像十年前的手機(jī)一樣垃桨。但實(shí)際上，由于機(jī)器人開發(fā)技術(shù)門檻高翰倡，目前大多數(shù)的開發(fā)者還難以勝任機(jī)器人開發(fā)任務(wù)器赦。因此，我們需要一個(gè)可以提供便捷操作的平臺吹似，這是開發(fā)與創(chuàng)新的先決條件刚垦。”

簡單來說喷楣，就是基于機(jī)器人搭建一個(gè)編寫簡易的開發(fā)平臺趟大，吸引開發(fā)者按照自己的想法，賦予機(jī)器人更多的功能铣焊。

舉個(gè)例子逊朽，讓機(jī)器人“斗牛”：基于機(jī)器人原本就有的攝像頭實(shí)時(shí)圖像處理功能曲伊，編寫相應(yīng)的代碼叽讳，讓其在接收到紅色信號時(shí)就立馬“沖”出去。

當(dāng)然坟募，這只是一個(gè)簡單的游戲類應(yīng)用绽榛。隨著運(yùn)動(dòng)機(jī)器人場景地增多和應(yīng)用創(chuàng)新地增加，開放平臺將極大地縮短開發(fā)周期婿屹，提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度灭美。

雖能力有限，但垂直領(lǐng)域藍(lán)海早已出現(xiàn)

據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)昂利，僅國內(nèi)創(chuàng)企届腐，就有超40家專門從事運(yùn)動(dòng)機(jī)器人研發(fā)的公司。其中榕哩，已經(jīng)市場商業(yè)化的已超過了80％仪荞，且分布于各個(gè)領(lǐng)域中付忆。

這里先分享一個(gè)酒店應(yīng)用場景下的案例：

去年，蘇州洲際酒店應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人用于代替人工負(fù)責(zé)領(lǐng)路江构、送餐等工作艺退。在其2017年12月基于攜程平臺的48條評價(jià)中，有11條提及了“機(jī)器人”這一關(guān)鍵詞在缆。

通過計(jì)算与钳，這11條評論的平均得分為4．98分，而其他不含“機(jī)器人”關(guān)鍵詞的平均分只有4．72分茫失。

“我們很多客戶精柒，在應(yīng)用機(jī)器人之前的綜合評分只有4．5分，但在應(yīng)用機(jī)器人之后真王，評分就有了很大的增長探九，甚至有些在短期內(nèi)上漲到了4．8分以上。除此之外街立，1個(gè)機(jī)器人最多可以替代4個(gè)人工舶衬，在人工成本方面，也為酒店做出了貢獻(xiàn)赎离」溆蹋” 云跡科技高級副總裁張名舉說。

除酒店外蟹瘾，在工業(yè)方面，諸如京東的倉儲機(jī)器人掠手；家庭服務(wù)方面憾朴，諸如科沃斯的掃地機(jī)器人等也都已獲得了用戶的普遍認(rèn)可。而在農(nóng)業(yè)喷鸽、醫(yī)療众雷、城市安全、國防和空間探測等更為垂直的領(lǐng)域中做祝，運(yùn)動(dòng)機(jī)器人也開始去到人類難以去到的危險(xiǎn)地帶砾省，從事一些極具挑戰(zhàn)性的工作，所發(fā)揮的價(jià)值也越來越大混槐。

毫無疑問编兄，運(yùn)動(dòng)機(jī)器人行業(yè)的藍(lán)海已現(xiàn)。

總結(jié)

波士頓動(dòng)力機(jī)器人雖然是“業(yè)界傳奇”韵楼，卻也依舊沒能達(dá)到讓人滿意的程度淀祟。

但需要明確的是，在機(jī)器人三大關(guān)鍵要素中决盔，運(yùn)動(dòng)控制確實(shí)是最難且最復(fù)雜的酌铺，并不是能一蹴而就的散岩。

然而，值得一提的是辕洗，當(dāng)前機(jī)器人應(yīng)用場景開發(fā)尚未成熟萌圣，大多為固定且極為垂直，如酒店趋亡、商場低海、實(shí)驗(yàn)田等，雖然專業(yè)度要求比較高傀铃，但對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的處理和復(fù)雜度要求不高糕米，有些甚至只要擁有底盤移動(dòng)能力就可以了。

這是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成就茫经。

當(dāng)然巷波，更具交互性、個(gè)性的機(jī)器人是用戶最終所需卸伞。未來抹镊，機(jī)器人所能提供的服務(wù)將越來越多，真正“類人”的通用型機(jī)器人也或?qū)⒊蔀橹髁骰绨痢ｋm然前路漫漫垮耳，仍然值得奮斗。

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