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机器人舞动春晚:四年三次上春晚,大型仿人服务机器人中国造!
作者: 佚名 时间:2019-2-7文章来源:凤凰网访问量:3419

新智元原创

作者:闻菲,张乾

【新智元导读】三年登录春晚,优必选机器人强大在哪?2018年估值50亿美元,成为全球估值最高的ai初创企业,在波士顿动力与本田为商业化苦恼的同时,优必选已经做好准备,造出全球第一台走入家庭的商用大型仿人机器人。

机器人又双叒上春晚了!

2019年央视春晚深圳分会场,6台人形机器人与数百名人类舞者同台表演,组成了春晚史上最亮眼的人机组合舞团。

这6台机器人高1.45米,身上白金相间,不仅能踩点,同步变化舞姿,还能随着歌手韩雪、关晓彤等人的歌声变换阵型,椭圆可亲的脸上随乐曲展露出微笑、眨眼等表情,再加上实时模拟演唱的嘴部动效,青春风采,夺去了众人的目光。

2019年央视春晚深圳分会场,优必选大型仿人服务机器人walker新一代随音乐起舞

这是优必选大型仿人服务机器人walker新一代,也是优必选公司第三次把机器人送上春晚舞台,去年在央视主会场嘉宾桌上,可编程机器狗jimu汪汪现身。

这一次的机器人有什么不一样?

做全球第一家让大型仿人服务机器人走入家庭的ai公司

walker新一代首次亮相是在今年的ces上,当时1.45m身高,77kg重量展示出来之后就惊艳全场。

walker新一代全身达到了36个自由度,在4天近百场演示中,walker没有出现任何问题,最终入围ces大奖“the best of ces 2019”。

优必选大型仿人服务机器人walker新一代亮相ces 2019,并入围the best of ces 2019大奖

在2019年春晚亮相的walker新一代,在深圳分会场随着歌曲《青春畅想》实时变换舞姿,与歌手、舞台、人类伴舞完美融合,成为分会场独特的一道风景。

而早在2016年,优必选放出540台alpha 1s机器人为歌手孙楠伴舞。

540台优必选alpha 1s机器人在2016年央视春晚震撼亮相

据优必选相关负责人透露,2017年,优必选决定整合公司资源,全力打造一款展现优必选家用服务机器人理念的双足机器人。从新型大力矩伺服舵机、id设计、轻量化结构设计、交互系统、传感系统、软件架构、控制算法多方面对walker进行了全新设计。

在walker新一代上,优必选全新升级了所有的伺服关节,设计了从2.5nm到160nm的系列伺服舵机作为驱动单元,速度可以达到60转/分钟,支持位置模式、速度模式和力矩模式三种控制方式。

新的一体化伺服关节采用无框力矩电机直连谐波减速器的方式,减小了传动比和运行噪音,伺服精度更高,控制性能更优,达到了业内领先水平。

运动控制算法上,walker新一代突破了复杂地形灵活行走技术,可以适应各种地面和一定程度的不平整地形。在机器人自平衡算法上也取得了一定突破,机器人可以在受到外部冲击时,通过调整恢复平衡。

walker的柔性机械臂仅仅经过一年的研发,就已经在伺服硬件和控制算法上达到了国内第一梯队的技术水准,可以实现零力控制、阻抗控制、力位混合控制,跟外界进行安全交互。

结合walker的机器视觉能力,还可以实现精准的手眼协调抓取。同时,walker在导航和机器视觉领域同样取得了重大突破,可以让walker更好的理解这个世界并调整自己的行为。

“优必选walker最出彩的地方不仅在于运动控制和手眼协调等创新技术,还在于单位成本可控,”优必选ceo周剑告诉新智元,“未来家庭服务机器人的零售价格会与一辆普通家用中型轿车相当,在小几十万元人民币价格区间内。”

这是系统技术的证明,也是目前全球其他机器人公司和机构不具备的能力。

“优必选不是在做demo,也不是在实验室实验,我们的目标是机器人真正的商业化。”周剑说。

仿人机器人有多难做?连波士顿动力离家用都为时尚远

仿人机器人是多种高端技术和先进工程相融合的结晶。就像人体本身,简单一抬手所涉及的神经信号传导和肌肉组织控制,都是几十乃至几百亿细胞参与的复杂过程。

机器人技术发展到现在,有两个颇具代表性的大国——美国和日本。这两个国家都有深厚的技术积累和强大的硬件制造能力,前者侧重特殊领域的机器人开发,而后者则注重工业机器人。

以美日两国的明星机器人为例,从踢不倒的机器狗到能后空翻的机器人,波士顿动力总是不断给我们惊喜(以及某种程度上的恐惧);而本田早在1986年便启动了仿人机器人研发计划,2000年发布的asimo是第一台真正意义上可以双足步行的机器人,到现在都是全球最先进的仿人机器人之一。

然而,技术光芒的背后,是规模量产和商业变现的困境:本田在2018年6月宣布停止开发asimo,科研小组也相继解散;波士顿动力被谷歌母公司alphabet收购再由软银接手,2018年atlas跑酷如履平地,但商业化方面没有任何消息。

美国波士顿动力atlas双足机器人,高端炫酷,成本也不便宜

从技术上说,波士顿动力的atlas是以液压伺服来驱动的人形机器人。液压伺服需要产生高压油的液压泵,通过液压管路传送到各个关节,关节伺服通过微型液压伺服阀和多种位置、压力传感反馈来驱动机器人运动。

液压具有功率密度大、负载刚度大、抗冲击性强等优点,但不可否认,液压系统非常复杂,泵、油路、伺服阀、异形缸、液压管路、液压接头、密封设计等对系统可靠性带来非常大的挑战。

此外,高压泵所产生噪音也是一个问题,无论是atlas还是让波士顿动力一战成名的“大狗”big dog,相隔“百米”你就能听到它们的动静。

所以,虽然目前atlas在运动控制能力上做出了非常大的突破,但是成本高、系统可靠性低、噪音大,只能在实验室和军用机器人市场出现。

日本本田asimo机器人,2000年推出,2018年停止研发,但到现在都是全球最先进的仿人机器人之一

本田的asimo则是以电动伺服来驱动的人形机器人。电机加减速器的组合非常容易实现伺服关节的模块化,便于生产、测试和维护。同时,电机系统具有控制精度高、噪音小、污染小等优点,非常适合消费类市场。

经过30多年的发展,asimo已经能较好地适应家庭服务场景,能够与人进行实时交互,可以跳跃、奔跑、进行人脸声源识别、与多人对话,融合视觉触觉与人互动。

不过,asimo的双手为了实现较高的自由度和较小的体积,采用液压传动的方式将驱动部分放入躯干,导致系统复杂度提高。

由于技术复杂、成本昂贵,asimo始终未有任何量产、面向市场的计划。2011年福岛核泄漏事故后,本田将asimo的相关技术转向了更为实用的救灾机器人研发。

asimo、atlas等跑跳机器人运动能力在目前的技术阶段与硬件能力等息息相关,二者几百万美金的成本自然表现更佳,但在成本可控的平台上,完成让机器人走进家庭服务的目标岂不意义更大?

自己造血活下去,2018年成为全球估值最高ai创企

2018年,优必选估值50亿美元,成为全球估值最高的ai初创企业。

外媒the robot report选出“2019年最值得期待的10大机器人公司”,优必选作为唯一入选的中国公司,与亚马逊、波士顿动力、英伟达、waymo(原谷歌无人车)等齐名。

正确的目标在一开始确实能吸引投资,但优必选如今的高估值在很大程度上得益于公司核心技术的积累、对市场的理解以及运营方式。

优必选walker和“机器人爸爸”周剑一起给全国人民拜年

周剑非常清楚,从会跳舞的仿人机器人到“家庭成员”般照料全家老小的家庭服务机器人,这中间可能还需要时间来迭代和升级,在此过程中优必选必须要自己造血,实现可持续发展。

2008年,优必选从仿人机器人的核心技术伺服舵机起步,用了近5年时间,自主研发出了在性能参数、稳定性、性价比等方面全球领先的伺服舵机,而且成功实现了量产。2012年,优必选成立,基于伺服舵机的核心技术,逐步推出系列产品。

在创业的高投入时期,周剑一度变卖资产用于研发投入。

优必选要做的是人形机器人,核心关键技术除了人工智能(感知智能和认知智能),还需要驱动控制、步态算法、导航定位等关键技术支撑,实现机器人的运动能力、移动能力、操作能力、感知能力和认知能力;机器人形态和场景复杂,需要构建一个机器人操作系统,实现机器人应用快速开发部署。

优必选在这些核心关键技术方面都进行了布局,立足于现在,同时又着眼未来。比如在产品的研发上,优必选将核心技术直接转换为产品,实现商业价值,构建机器人生态。

目前,优必选已经推出了一系列商业化的机器人,除了上文说的alpha 1s、jimu robot,他们与亚马逊合作了首款基于alexa语音助理的人形机器人lynx,与腾讯合作了qrobot alpha,与迪士尼合作了文化娱乐ip机器人“第一军团冲锋队员”。

不仅如此,还推出了智能云平台商用服务机器人cruzr(克鲁泽)、智能巡检机器人atris安巡士等多款产品。在积累技术的同时,也积累了商业化渠道和销售经验。

优必选cto熊友军告诉新智元,从2012年成立至今,公司已形成“产品、研发、预研发”三个层级的研发团队:

产品团队,可以把研究院的技术像抓药方一样取用,实现技术落地;

研发研究院,对舵机、运动控制算法、导航、机器视觉进行基础研究层面的突破;

在海内外建立联合实验室与研究中心,比如与清华大学成立了智能服务机器人联合实验室,与悉尼大学成立了人工智能研究院,与华中科技大学成立了机器人联合实验室,瞄准未来十年做前沿研发。机器人和人工智能领域还有不少有待探索和优化的技术,例如图像和视频的语义理解,情感识别和理解,机器人的关节技术,步态运动控制算法等等。优必选通过这些领域的探索,掌握技术的主导权。

“优必选一直在做的事情是构建机器人在硬件、软件、内容、服务层面的生态系统,”熊友军说。

“walker就是这套系统的完整呈现,它不仅有硬件的舵机,也有操作系统和包括语音交互、物体识别、内容在内的云服务平台,这些技术都是优必选自研的。”

三年磨一剑,大型仿人家庭服务机器人价格不再成为问题

目前,优必选正在研发优化的大型仿人服务机器人walker,就是周剑预期中全球首款真正商业化的大型仿人家庭服务机器人。

与其它在人形机器人领域发展几十年的公司相比,优必选的大型仿人机器人迭代非常快。2015年立项,只用了3年多的时间,walker新一代就取得了重大进展:

2015年8月,walker项目成立,开始进行预研和团队组建;

2015年底,正式立项进行产品研发;

2016年3月开始,walker项目正式启动,历时60余天,研发出walker原型机;

2018年1月,walker第一代亮相ces;

2019年1月,增加了双臂和手的walker新一代再次亮相ces,4天内零失误演示70多次;

2019年2月,walker亮相2019央视春晚。

优必选对walker的战略定位明确,针对家庭服务型应用场景。

利用自身的产业优势和在运动控制、导航、机器视觉、手眼协调等方面多年的技术积累和创新,walker在保持高性能的同时,大幅降低了整机成本,使价格不再成为仿人机器人进入市场的主要阻碍因素。

机器人系统技术是对机器人系统软硬件架构和体系的理解。除了伺服舵机、步态运控算法、室内导航定位和机器人操控系统等一系列技术,家庭服务机器人还需要重要的一点,就是通过视觉理解外部环境并且实现与人类交互。

对此,优必选面向机器人视觉应用,实现了视觉的分布式深度学习平台搭建,大规模数据采集与标注平台建设、基于深度学习的机器人视觉感知与认知算法,服务机器人视觉算法系统集成与优化测试等方面的关键技术,构建了基于深度学习的机器人软硬件一体化视觉系统。

优必选机器人视觉系统分布式深度学习框架

市场有刚需,谁不想要一台仿人家庭服务机器人?

“机器人可以在人类生活中扮演更重要的角色,与人类产生更亲密的情感联系。”优必选cto熊友军说。

“机器人具有人形化的外观非常重要,这是与人类建立情感联系和信任的基础,大型仿人服务机器人具备灵活的行走能力和精准安全的操作能力,可以实现复杂的任务,并完全适应人类环境,真正无障碍地融入人类生活。”

walker自研的高性能一体化伺服关节能够实现在复杂地形灵活行走,受到外部冲击时可以保持自平衡,灵巧的手臂可以实现复杂环境下物体的操作,具备柔性安全交互的能力,这些都使得walker能真正在家庭里为人类提供服务。

1970年,一位名叫judy syfers的女性写下了散文《为什么我想要一个妻子》(why i want a wife)。

“我想要个妻子照顾我的实际需求。我想要个妻子跟在我和孩子后面收拾整理。我想要个妻子把我的衣服洗净熨平、补好,在必要的时候翻新;她还要确保把我的个人东西妥善放好,在我需要的时候能够立刻找到。

“我想要个妻子制定每天的食谱,准备饭菜,高高兴兴地端上桌。然后,在我工作的时候,她把餐桌打扫得干干净净。我想要个妻子在我生病的时候照顾我,同情我的病痛和无法工作。我想要个妻子在全家度假时也一起跟去,这样当我需要休息和换个环境的时候,有人能继续照顾我和孩子。”

当她偶然遇见另一个更适合当她“妻子”的人选时,她想要自由地更换现在的“妻子”,过上新的生活——“上帝啊,谁不想要一个妻子啊!”

如果judy syfers来到男女平等的现在,她,还有更多为家务琐事而烦恼的现代人,一定会感叹:

“上帝啊,谁不想要一台仿人家庭服务机器人呢?”

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