CES这个会下腰的中国机器人火了,仿人机器人市场迎来“头号玩家”
一年一度的科技風(fēng)向標(biāo) CES 正在如火如荼的進(jìn)行中,以英特爾、索尼、三星為代表的美、日、韓企業(yè)為我們展示了最新技術(shù)。而有一家中國(guó)公司的機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)與觀眾下腰 Battle 博得陣陣掌聲,這個(gè)機(jī)器人還會(huì)開(kāi)瓶倒水做家務(wù)、寫(xiě)字作畫(huà)練瑜伽,簡(jiǎn)直是把科幻片中的場(chǎng)景變成了現(xiàn)實(shí),人類(lèi)離擁有智能助手的夢(mèng)想更近了。
今年 CES 有個(gè)展臺(tái)被圍得水泄不通,人群中不時(shí)響起陣陣掌聲。
擠進(jìn)去一看,有位觀眾竟然在下腰,費(fèi)了半天力氣還是沒(méi)下去。這時(shí)候,旁邊的機(jī)器人輕松的做了一個(gè)教科書(shū)式的下腰,讓人驚嘆。
和人類(lèi) PK 下腰
原來(lái)這個(gè)靈活炫酷的機(jī)器人是優(yōu)必選科技的大型仿人服務(wù)機(jī)器人 Walker,它在和觀眾們比賽下腰。和去年展示的 Walker 相比,今年 Walker 的行走步態(tài)有了優(yōu)化升級(jí),行走的狀態(tài)更接近人類(lèi),同時(shí)還提升了最大行走速度,最快可以走超過(guò) 2 公里一小時(shí)!
推小車(chē)
只見(jiàn)它推著滿載食物的小車(chē)從等候室走出,放好車(chē)后和觀眾們打招呼,并把籃子拿給主持人。整個(gè)過(guò)程平穩(wěn)流暢,可見(jiàn)它已經(jīng)具備了優(yōu)良的手眼協(xié)調(diào)抓取和全身協(xié)同能力。
隨著主持人下達(dá)指令:“Walker,來(lái)杯可樂(lè)。”只見(jiàn) Walker 拿起開(kāi)瓶器打開(kāi)一瓶可樂(lè),倒進(jìn)杯中遞給主人,一氣呵成讓人連連稱(chēng)贊。
開(kāi)瓶
倒水
大家不要小看這個(gè)倒水的動(dòng)作。Walker 需要使用視覺(jué)伺服技術(shù),通過(guò)實(shí)時(shí)識(shí)別水杯的位置和姿態(tài),同時(shí)還要實(shí)時(shí)調(diào)整手掌的抓取位姿。即便水杯晃動(dòng),它也能完成倒水的任務(wù)。
緊接著,Walker 開(kāi)始給大家表演節(jié)目,今年的 Walker 會(huì)瑜伽了,不僅能金雞獨(dú)立,文章開(kāi)頭提到的完美下腰更是博得了滿堂彩。
Walker 展示的瑜伽功能,需要借助它全身的 36 個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)以及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),從而靈活穩(wěn)定的完成高難度的動(dòng)作。
“文武雙全”的 Walker 還會(huì)寫(xiě)字、作畫(huà)呢,現(xiàn)場(chǎng)露了一手,讓很多人類(lèi)朋友都自愧不如。
畫(huà)玫瑰
要完成寫(xiě)字畫(huà)畫(huà)等精細(xì)任務(wù),需要 Walker 的雙臂具備較高的伺服精度。同時(shí)在算法上,還需要完成對(duì)字形的在線軌跡規(guī)劃,并實(shí)現(xiàn)精確的軌跡跟蹤以及力位混合控制。
這個(gè)會(huì)“十八般武藝”的 Walker,真是讓人刮目相看,沒(méi)想到身高 1.45 米的它已經(jīng)可以獨(dú)立完成這么多事了。相比于去年的首次亮相,今年再次現(xiàn)身的 Walker 在哪些方面進(jìn)行了升級(jí)呢?
一、會(huì)上下臺(tái)階會(huì)作畫(huà),Walker 運(yùn)動(dòng)、交互、環(huán)境感知大升級(jí)
和一年前的 Walker 相比,全新的 Walker 在運(yùn)動(dòng)性能、柔性交互、環(huán)境感知等方面進(jìn)行了算法迭代和功能提升。它不僅有36 個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)以及力覺(jué)反饋系統(tǒng),還擁有視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和平衡等全方位的感知系統(tǒng),結(jié)合優(yōu)必選科技的 AI 技術(shù),Walker 實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)快速的行走和靈活精準(zhǔn)的操作,可以輕松應(yīng)對(duì)各種服務(wù)場(chǎng)景。
更流暢的運(yùn)動(dòng)性能
第一代的 Walker 是平腳掌行走,即機(jī)器人的腳面相對(duì)于地面一直是平行狀態(tài),這樣行走方式相對(duì)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn),但受限于腿長(zhǎng)、關(guān)節(jié)限位等因素,限制了機(jī)器人的行走速度。這一次,Walker 進(jìn)行了“類(lèi)人步態(tài)”的升級(jí),行走時(shí)腳踝會(huì)翻動(dòng)、狀態(tài)更接近人類(lèi),提升了最大行走速度。
此外,擁有靈活雙腿的 Walker 可以很好的適應(yīng)復(fù)雜地形。比如上下樓梯對(duì)很多機(jī)器人來(lái)講是一大挑戰(zhàn),而新一代的 Walker 通過(guò)增大關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍、升級(jí)上樓梯的算法,實(shí)現(xiàn)了一秒一個(gè)臺(tái)階的樓梯步態(tài),運(yùn)動(dòng)速度上已非常接近于人類(lèi)速度。加上類(lèi)人步態(tài)的優(yōu)化引入,也使得上樓梯過(guò)程更加自然順暢。
上樓梯
更安全的柔性交互力控技術(shù)是機(jī)器人與人和環(huán)境安全交互的關(guān)鍵技術(shù)。為了避免 Walker 在對(duì)外交互時(shí)傷到人、周?chē)h(huán)境以及機(jī)器人自身,此次 Walker 加入了力位混合控制方法,能夠精確控制機(jī)器人手掌和外界接觸的力的大小,使交互過(guò)程更加安全。去年的 Walker 可以開(kāi)門(mén)、開(kāi)冰箱,今年的 Walker 學(xué)會(huì)了擦桌子,這一看似簡(jiǎn)單的動(dòng)作中就涉及到力控,通過(guò)保持合適的力,Walker 既不會(huì)損傷自己的手,也不會(huì)因?yàn)榱μ《敛桓蓛糇烂妗?/p>
擦桌子
另一個(gè)力控的例子就是寫(xiě)字、畫(huà)畫(huà),這種精細(xì)的操作,除了對(duì)雙臂有比較高的伺服精度的要求,也對(duì)軌跡規(guī)劃技術(shù)、力位和控制有很高的要求,因?yàn)閷?xiě)字同樣是一個(gè)筆跟桌面接觸的過(guò)程。
寫(xiě)字
開(kāi)頭展示的推小車(chē)也是 Walker 力控好的一個(gè)表現(xiàn)。新一代 Walker 在推車(chē)過(guò)程中,協(xié)同雙臂末端軌跡、足端末端軌跡、機(jī)器人質(zhì)心位置和對(duì)小車(chē)的作用力,通過(guò)算法滿足對(duì)地面和小車(chē)的同時(shí)接觸約束,推動(dòng)小車(chē)按照機(jī)器人自主生成的軌跡行走。為了滿足平穩(wěn)推車(chē)的目標(biāo),Walker 雙臂保持一定柔性,來(lái)適應(yīng)地面和小車(chē)的軌跡誤差,保證機(jī)械臂和小車(chē)之間不會(huì)產(chǎn)生異常的作用力。
推小車(chē)
更智能的環(huán)境感知去年的 Walker 可以往水杯里倒水,今年的 Walker 在視覺(jué)伺服上做了升級(jí),通過(guò)實(shí)時(shí)識(shí)別水杯的位置和姿態(tài),同時(shí)還要實(shí)時(shí)調(diào)整手掌的抓取位姿,這樣即便水杯晃動(dòng),Walker 也可以準(zhǔn)確無(wú)誤的把水倒入其中。
晃動(dòng)杯子倒水
更厲害的是,Walker 還會(huì)智能避障。通過(guò)和感知系統(tǒng)的結(jié)合,Walker 在執(zhí)行操作任務(wù)的同時(shí),可以自主進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,避開(kāi)環(huán)境障礙物及自身關(guān)節(jié)順利完成任務(wù)。
避開(kāi)障礙物倒水
除了上述三方面的升級(jí),Walker 平衡性更厲害了,可以通過(guò)靜態(tài)平衡控制及全身柔順控制,來(lái)更好的協(xié)調(diào)環(huán)境的影響和自身的穩(wěn)定,確保穩(wěn)定地完成任務(wù)。
靜態(tài)平衡控制
此外,Walker 的動(dòng)作模仿也更加自然了,一招一式可以看出已經(jīng)掌握了精髓:
動(dòng)作模仿
二、死磕算法造就十八般武藝,背后的團(tuán)隊(duì)揭秘 Walker 的“養(yǎng)成記”
今年是 Walker 參加 CES 的第三年,從第一年的懵懵懂懂到今日的得心應(yīng)手,Walker 的快速成長(zhǎng)離不開(kāi)它背后整個(gè)團(tuán)隊(duì)的支持。
Walker 要做到十八般武藝,在技術(shù)層面要克服哪些難題?未來(lái)的 Walker 會(huì)有哪些殺手锏?我們和 Walker 的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人聊了聊。
“真的是把 Walker 當(dāng)成自己的孩子一樣陪伴,比如,當(dāng)它胳膊的行為沒(méi)有做到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn),我們就會(huì)設(shè)計(jì)一套算法不斷去測(cè)試,像極了家長(zhǎng)在教導(dǎo)小孩。” Walker 的每一個(gè)動(dòng)作、每一次小小的進(jìn)步,背后都是一位位研發(fā)人員長(zhǎng)時(shí)間耐心“教導(dǎo)”的結(jié)果。
不停留在實(shí)驗(yàn)室,而是在真實(shí)環(huán)境中驗(yàn)證算法
今年 Walker 主要是在軟件算法方面的升級(jí),而挑戰(zhàn)也是來(lái)自算法。很多實(shí)驗(yàn)室中的算法能夠在理想的環(huán)境下獲得優(yōu)異的效果,放到實(shí)際環(huán)境中可能大部分能力無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。而機(jī)器人要想去完成各種各樣的事情,不能只是達(dá)到 70%、80% 的成功率就行了,而是要根據(jù)需求達(dá)到很高的成功率,這對(duì)算法的適應(yīng)性要求非常高。
學(xué)術(shù)領(lǐng)域的算法一開(kāi)始只是搭了一個(gè)框架,并沒(méi)有在實(shí)際環(huán)境中使用和測(cè)試。無(wú)論是圖像、導(dǎo)航還是語(yǔ)音,現(xiàn)在基本上都是以數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)。算法需要在實(shí)際工作中進(jìn)行優(yōu)化才能落地。
因此,優(yōu)必選科技對(duì)于 Walker 算法的測(cè)試并沒(méi)有停留在實(shí)驗(yàn)室,而是把它放到外面各種各樣的真實(shí)環(huán)境中驗(yàn)證,并根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)提升算法,通過(guò)這種方式讓 Walker 不斷改進(jìn)。“這個(gè)過(guò)程既是開(kāi)創(chuàng)性的,也是蠻困難的一件事情。”Walker 產(chǎn)品負(fù)責(zé)人舉了個(gè)例子:算法要提取 Walker 身上的很多參數(shù),比如它全身的動(dòng)力學(xué)的參數(shù),同時(shí)需要算法去辨識(shí)、適應(yīng)不同機(jī)器人上的差異,進(jìn)而表現(xiàn)出一致的動(dòng)作和表現(xiàn),這是很有挑戰(zhàn)的。
三層研發(fā)體系,確保技術(shù)落地
一個(gè)注重研發(fā)的公司才有競(jìng)爭(zhēng)力,而一個(gè)能將技術(shù)落地的公司才能走得長(zhǎng)遠(yuǎn)。在研發(fā)體系方面,優(yōu)必選科技已經(jīng)構(gòu)建起三層研發(fā)體系:
- 第一層是產(chǎn)品團(tuán)隊(duì),主要負(fù)責(zé)工程性的工作,讓相關(guān)技術(shù)在在機(jī)器人身上更具備表現(xiàn)力和實(shí)用性;
- 第二層,在產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)之上,公司有自己的研究院,專(zhuān)注核心技術(shù)研發(fā),產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)采用的核心技術(shù)基本都來(lái)自研究院;
- 第三層,在研究院的基礎(chǔ)上,優(yōu)必選科技還有一個(gè)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于人工智能和機(jī)器人更長(zhǎng)遠(yuǎn)的前沿技術(shù)研發(fā)。優(yōu)必選科技與清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、悉尼大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)、IEEE 等知名高校和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展了合作。
當(dāng)上層的研究院有了技術(shù)突破,就會(huì)往下一層轉(zhuǎn)移。技術(shù)一旦成熟,就會(huì)應(yīng)用到產(chǎn)品。從這個(gè)角度看,這三層的研發(fā)架構(gòu)既保證了優(yōu)必選科技的機(jī)器人能夠在學(xué)術(shù)前沿獲得比較多的技術(shù)儲(chǔ)備,又保證了這些技術(shù)能夠有順暢的通道落地到產(chǎn)品中。
Walker 未來(lái)迭代方向:更瘦更聰明
今年的 Walker 多才多藝,甚至學(xué)會(huì)了做家務(wù),離成為進(jìn)入千家萬(wàn)戶的智能家庭助理更進(jìn)了一步,那么未來(lái)的 Walker 還會(huì)有哪些變化呢?產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示接下來(lái) Walker 會(huì)朝著四個(gè)方面進(jìn)化:
- 減重。對(duì)于身高 1.45 米的機(jī)器人,體重 77 公斤還是有點(diǎn)“胖”,希望 Walker 跟人交互的時(shí)候可以更輕盈、更安全。
- 提速。和人相比,Walker 目前的行走速度還有提升空間,未來(lái)會(huì)通過(guò)提速來(lái)提高效率。
- 加智。未來(lái)通過(guò)提升 Walker 的智力和推理能力,讓它可以去理解更多的環(huán)境和物體,有更“聰明”的導(dǎo)航,能夠和人更好的相處。
- 增穩(wěn)。Walker 要走出實(shí)驗(yàn)室,需要對(duì)環(huán)境有更強(qiáng)的適應(yīng)性,長(zhǎng)時(shí)安全行走在多種類(lèi)型地面,跟人類(lèi)交互時(shí)更加安全穩(wěn)定。
接下來(lái),研發(fā)人員會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng) Walker 運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性、增加 Walker 任務(wù)決策的智能性、并提升它的 AI 應(yīng)用水平。
明年的 CES,我們一定會(huì)看到一個(gè)更輕盈敏捷、聰明伶俐、能做更多服務(wù)工作的 Walker。
三、大型仿人機(jī)器人市場(chǎng)迎來(lái)中國(guó)高端玩家,機(jī)器人走進(jìn)千家萬(wàn)戶從這里開(kāi)始
長(zhǎng)久以來(lái),機(jī)器人是科幻片必不可少的元素,仿人服務(wù)機(jī)器人則是每個(gè)家庭的終極幻想,而優(yōu)必選科技的一個(gè)重要使命,就是讓這個(gè)幻想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
一提到大型仿人機(jī)器人,很多人都會(huì)想到美國(guó)波士頓動(dòng)力的 Atlas。今年的 Atlas 甚至能做一套完整的體操動(dòng)作,相信看過(guò) demo 視頻的朋友都會(huì)覺(jué)得很震撼。
但煙花散盡還有一個(gè)重要問(wèn)題:大家什么時(shí)候才能正在見(jiàn)到 Atlas?它什么時(shí)候才能走入每個(gè)家庭?
其實(shí),早在 1992 年成立之初,波士頓動(dòng)力就開(kāi)始進(jìn)行 Atlas 的相關(guān)研究了,這兩年憑借接二連三的“病毒視頻”逐漸被大家熟知。但即便是這樣的明星機(jī)器人,技術(shù)光芒的背后,也面臨如何走出實(shí)驗(yàn)室的困境,至今,我們沒(méi)有在公開(kāi)場(chǎng)合見(jiàn)到過(guò) Atlas,更別說(shuō)和我們互動(dòng)了。
與只在 demo 炫技的波士頓動(dòng)力不同,優(yōu)必選科技走的是一條務(wù)實(shí)的路。作為面向家庭服務(wù)的機(jī)器人,Walker 的使命就是走進(jìn)千家萬(wàn)戶、服務(wù)千家萬(wàn)戶。那么,Walker 是如何朝著這一目標(biāo)行進(jìn)的呢?
首先,Walker 具備了基本的服務(wù)能力。
2018 年 CES,Walker 第一代首次亮相時(shí)“胸以下全是腿”,當(dāng)時(shí)還沒(méi)有增加雙臂,但它已經(jīng)可以完成走路、踢球、下樓梯等任務(wù)。
“能夠操作真實(shí)世界的物體,才能對(duì)人產(chǎn)生真正的影響”,想要真正進(jìn)入家庭,機(jī)器人一定是需要雙腳來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境(樓梯、門(mén)檻等)、雙手來(lái)與外界互動(dòng)。而經(jīng)過(guò)一年的優(yōu)化,2019 年 CES 亮相的 Walker 有了雙臂,可以完成一些簡(jiǎn)單的動(dòng)作,比如打招呼、遞東西。
再經(jīng)過(guò)一年軟件算法的迭代和硬件的升級(jí),Walker 的服務(wù)能力不斷提高,端茶倒水擦桌子已經(jīng)是駕輕就熟,還學(xué)會(huì)了推車(chē)、太極和瑜伽這些高難度動(dòng)作,上樓梯這種動(dòng)作也可以完美完成,而且走得更快、反應(yīng)更靈敏了。
其次,Walker 實(shí)現(xiàn)了模塊化。能做到單體生產(chǎn)和集成,腿部、臂膀、軀干都能拆卸組裝,成本可控同時(shí)也更方便量產(chǎn)、維護(hù)和維修。這無(wú)疑會(huì)使得新一代 Walker 更能符合未來(lái)市場(chǎng)需求。
最后,Walker 已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室。不光在大型展會(huì)和活動(dòng)上能看到 Walker,優(yōu)必選科技也將和高校、科技館、展覽館等展開(kāi)積極合作。
現(xiàn)如今,已經(jīng)有越來(lái)越多的服務(wù)機(jī)器人進(jìn)入銀行、機(jī)場(chǎng)、酒店、餐飲等領(lǐng)域,人們也從最開(kāi)始的觀望到現(xiàn)在的接受、習(xí)慣。我們的家庭生活中,也開(kāi)始頻繁出現(xiàn)機(jī)器人產(chǎn)品,比如備受小朋友們喜愛(ài)的優(yōu)必選悟空機(jī)器人。而仿人服務(wù)機(jī)器人進(jìn)入千家萬(wàn)戶并非遙不可及,但也不是一蹴而就的事情,現(xiàn)階段首先還是要像 Walker 這樣要把產(chǎn)品做硬并且落地,之后的事情也就水到渠成了。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的CES这个会下腰的中国机器人火了,仿人机器人市场迎来“头号玩家”的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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