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2020年，深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建立40周年，迎來高光時(shí)刻。
在“逐夢(mèng)·先行——慶祝深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建立40周年文藝晚會(huì)”上，一款大型仿人服務(wù)機(jī)器人給不少觀眾留下了深刻印象。
事實(shí)上，出現(xiàn)在晚會(huì)上的不只一臺(tái)人形機(jī)器人，雷鋒網(wǎng)注意到，最多的時(shí)候，舞臺(tái)上同時(shí)出現(xiàn)了六臺(tái)人形機(jī)器人和舞蹈演員同臺(tái)表演，場(chǎng)面頗為震撼。
這款機(jī)器人出自何處？
其實(shí)，登上這次具有時(shí)代意義的慶典晚會(huì)舞臺(tái)的人形機(jī)器人，也是一位土生土長的“新深圳人”。
2019年1月，美國CES展上出現(xiàn)了一位身高1.45米的“網(wǎng)紅”機(jī)器人，能夠端茶倒水、直立行走，甚至還能開冰箱門為觀眾遞飲料和薯片。
這款“網(wǎng)紅”機(jī)器人正是優(yōu)必選科技研發(fā)的大型仿人服務(wù)機(jī)器人Walker。
Walker在CES上為觀眾遞薯片
在大型仿人服務(wù)機(jī)器人中，Walker是一名實(shí)實(shí)在在的優(yōu)等生。據(jù)悉，Walker擁有36個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)，具有力覺、視覺、聽覺、空間感知系統(tǒng)及能力。
以為觀眾遞薯片這一動(dòng)作為例：
Walker將七自由度機(jī)械雙臂與自身視覺感知、力感知相配合，從餐桌上拿起薯片；
通過U-SLAM視覺導(dǎo)航技術(shù)，可以獲得外界環(huán)境中更加豐富的諸如特征、顏色、深度等信息，無需在環(huán)境中使用標(biāo)記物等幫助Walker進(jìn)行定位；
在走向觀眾過程中，當(dāng)受到外部沖擊擾動(dòng)或慣性擾動(dòng)時(shí)，Walker還可以通過腿部的柔順控制調(diào)整自己的身體姿態(tài)，從而保持自身平衡，甚至在外部擾動(dòng)過大時(shí)， Walker還可以通過調(diào)整步態(tài)和控制算法來獲得平衡；
而人臉識(shí)別、語音交互等多模態(tài)交互能力，讓W(xué)alker可以在“投食”后附送上一個(gè)微笑、一句問候。
實(shí)際上，優(yōu)必選科技早在2015年就已經(jīng)在內(nèi)部立項(xiàng)研發(fā)Walker，經(jīng)過多次版本迭代后，最終，新一代Walker在2019年一經(jīng)面世，就在國際舞臺(tái)上頗受關(guān)注。隨后甚至還成為中國人形機(jī)器人技術(shù)實(shí)力的代表，與美國波士頓動(dòng)力的Atlas、Agility Robotics的Cassie、日本豐田的T-HR3、本田的E2-DR一同被美國知名機(jī)器人行業(yè)媒體《The Robot Report》評(píng)選為全球值得關(guān)注的5大人形機(jī)器人。
這樣一款能力出眾的機(jī)器人，在登上深圳特區(qū)40周年慶典活動(dòng)之前，進(jìn)行了又一次的專業(yè)“練兵”。
臺(tái)上一分鐘，臺(tái)下十年功。
常人如此，現(xiàn)階段的大型人形機(jī)器人更是如此。
6月，接到深圳40周年文藝晚會(huì)導(dǎo)演組的邀請(qǐng)后，優(yōu)必選科技迅速抽調(diào)了30余人組成了一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，以保障Walker在這臺(tái)全國人民都在關(guān)注的晚會(huì)上能夠作為科技元素獻(xiàn)禮深圳特區(qū)建立40周年。
優(yōu)必選科技項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)
眾所周知，當(dāng)下大型人形機(jī)器人尚處于科研階段，在各方面還面臨著眾多技術(shù)挑戰(zhàn)，即使Walker已經(jīng)能夠自由行走，但是舞臺(tái)上復(fù)雜的燈光、道路、快速移動(dòng)的演員，讓演出環(huán)境變得非常復(fù)雜，更不用說還需要在這樣環(huán)境中與舞蹈演員配合完成規(guī)定動(dòng)作。
這些工作，正是Walker這個(gè)由運(yùn)動(dòng)控制、導(dǎo)航、視覺、結(jié)構(gòu)、電子、ID、交互等不同領(lǐng)域的工作人員組成的30余人的團(tuán)隊(duì)在演出前短短幾個(gè)月時(shí)間里要解決的問題。
該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組建完成后，擺在他們面前第一個(gè)問題就是舞臺(tái)復(fù)雜光影環(huán)境下機(jī)器人精準(zhǔn)定位問題。
晚會(huì)現(xiàn)場(chǎng)為深圳大劇院，不同于其他舞臺(tái)，本次晚會(huì)選用的舞臺(tái)縱深長達(dá)50米，舞臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有在播放動(dòng)態(tài)影片的千余平米LED大屏，還有數(shù)十組來展現(xiàn)光影效果的強(qiáng)光燈效，這樣的光影環(huán)境成為傳統(tǒng)的基于穩(wěn)定光照環(huán)境研發(fā)的機(jī)器人，在視覺定位技術(shù)上面臨的一大難題。
更具有挑戰(zhàn)性的是，在機(jī)器人撤離現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，舞臺(tái)燈將全部處于熄滅狀態(tài)，這就要求機(jī)器人在幾近黑暗的環(huán)境中走下舞臺(tái)。
作為深耕機(jī)器人領(lǐng)域多年的優(yōu)等生，優(yōu)必選科技研究院本身具有視覺定位的技術(shù)儲(chǔ)備——通過Walker自身配備的攝像頭識(shí)別周圍環(huán)境的特征，建立環(huán)境地圖，從而推斷出自身的精確位置。
然而，這樣特殊的環(huán)境，使得Walker原有的定位技術(shù)將很難實(shí)現(xiàn)特殊的舞臺(tái)需求。
面對(duì)這樣的困局，幾經(jīng)調(diào)研后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，舞臺(tái)燈光中的紅外波段光源非常微弱，因而紅外相機(jī)有很好的抗燈光干擾能力，循此思路，團(tuán)隊(duì)在Walker原有的視覺方案中加入了紅外相機(jī)方案。
為了更精準(zhǔn)地在舞臺(tái)上實(shí)現(xiàn)定位，他們還采用了一種在外部強(qiáng)光或者黑暗環(huán)境中都能被紅外相機(jī)精準(zhǔn)識(shí)別的多個(gè)特殊標(biāo)志物輔助定位。
最終你會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Walker出現(xiàn)在晚會(huì)舞臺(tái)上時(shí)，已經(jīng)可以完全不受舞臺(tái)燈光干擾順利走到自己的辦公桌前，為社區(qū)小朋友倒上一杯飲料。
Walker在晚會(huì)上展示在社區(qū)服務(wù)中心提供服務(wù)
然而，這僅僅是第一步。
要想如晚會(huì)舞蹈節(jié)目中呈現(xiàn)的那樣——讓6臺(tái)Walker融入一個(gè)有數(shù)十人參演的舞蹈節(jié)目中，甚至還要與舞蹈團(tuán)隊(duì)保持動(dòng)作、隊(duì)形一致，優(yōu)必選科技還有很多工作要做。
首先，在大型舞臺(tái)的復(fù)雜環(huán)境中，機(jī)器人之間，甚至人機(jī)之間的配合對(duì)機(jī)器人實(shí)時(shí)定位精度有很高的要求。
為此，優(yōu)必選科技團(tuán)隊(duì)開發(fā)了通過腳印規(guī)劃的導(dǎo)航技術(shù)，保證了機(jī)器人之間的相對(duì)距離及準(zhǔn)確點(diǎn)位。考慮到這樣一場(chǎng)大型晚會(huì)，可能會(huì)對(duì)演員或機(jī)器人的表演隨時(shí)提出更改要求，優(yōu)必選科技團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了參數(shù)化路徑規(guī)劃技術(shù)，這一技術(shù)能夠按照給定的路徑點(diǎn)和時(shí)間戳自行生成步行參數(shù)，并具有快速適應(yīng)新路徑能力和應(yīng)急備份能力。
除此以外，要想讓機(jī)器人精準(zhǔn)地按照舞蹈需求路徑行走，在細(xì)節(jié)上，還需要解決機(jī)器人實(shí)時(shí)步態(tài)糾偏的問題。
由于機(jī)器人行走過程中存在關(guān)節(jié)誤差、結(jié)構(gòu)微小形變、提前或滯后著地、地面打滑等問題，采用開環(huán)方式進(jìn)行路徑規(guī)劃，不可避免地會(huì)帶來行走誤差，造成機(jī)器人行走點(diǎn)位的不精準(zhǔn)，難以保證機(jī)器人在大型舞臺(tái)上的自主上下場(chǎng)及舞臺(tái)演出效果。
優(yōu)必選科技團(tuán)隊(duì)通過引入視覺的實(shí)時(shí)定位信息，對(duì)機(jī)器人當(dāng)前步長、步寬和偏航角進(jìn)行全方位調(diào)整，完成機(jī)器人全局位姿閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)劃路徑準(zhǔn)確跟蹤，即便是狹窄通道，也能成功實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)上下場(chǎng)。
在晚會(huì)的籌備過程中，優(yōu)必選科技團(tuán)隊(duì)不僅要解決實(shí)際遇到的機(jī)器人在舞臺(tái)上的行走、隊(duì)形變化、多機(jī)多任務(wù)調(diào)度、故障檢測(cè)自修復(fù)等技術(shù)問題，為了更好的舞臺(tái)呈現(xiàn)效果，他們還為Walker設(shè)計(jì)了一套包含點(diǎn)頭、揮手、挺胸、擼袖子、踮腳等擬人動(dòng)作、新表情和新形象。
Walker亮相“逐夢(mèng)?先行——慶祝深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)建立40周年文藝晚會(huì)”
當(dāng)Walker最終出現(xiàn)在晚會(huì)舞臺(tái)上時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這位深圳人已經(jīng)完全融入了節(jié)目角色中，成為這場(chǎng)晚會(huì)備受關(guān)注的一個(gè)亮點(diǎn)。
晚會(huì)導(dǎo)演組對(duì)于優(yōu)必選科技項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)及Walker在舞臺(tái)上的表現(xiàn)給予了高度評(píng)價(jià)，晚會(huì)執(zhí)行導(dǎo)演曹瑜表示，通過此次晚會(huì)感受到了科技的溫度。印象中的程序員，可能是冷冰冰的，但是相處下來，他們也慢慢參與到創(chuàng)造中。“機(jī)器人的手要舉到多少度，嘴型如何、眼神是怎樣的，他們都會(huì)仔細(xì)研究。這不僅僅是寫程序，更是創(chuàng)作。所以這些機(jī)器人，也被賦予了這些高科技人才的情感，賦予了科技溫度，也這是深圳的溫度。”
技術(shù)反哺下的智能機(jī)器人王國
在舞臺(tái)上經(jīng)常亮相的Walker，已經(jīng)走出了大型仿人服務(wù)機(jī)器人艱難的一小步，這樣的一小步雖然還不足以讓大型仿人服務(wù)機(jī)器人大批量進(jìn)入商用領(lǐng)域，但研發(fā)過程積累的核心技術(shù)，已經(jīng)開始反哺整個(gè)智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，讓越來越多的智能機(jī)器人發(fā)揮更大的價(jià)值。
目前來看，優(yōu)必選科技已經(jīng)在高性能伺服驅(qū)動(dòng)器及控制算法、ROSA機(jī)器人操作系統(tǒng)應(yīng)用框架、運(yùn)動(dòng)控制算法、計(jì)算機(jī)視覺、自主導(dǎo)航定位算法、語音等六大人工智能和機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域有了自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這些技術(shù)也幫助優(yōu)必選科技將行業(yè)解決方案落地到了包括人工智能教育、公共衛(wèi)生防疫、安防巡邏等諸多領(lǐng)域，構(gòu)建起一個(gè)服務(wù)人類社會(huì)的智能機(jī)器人王國。
尤其在今年疫情爆發(fā)后，優(yōu)必選科技響應(yīng)科技抗疫號(hào)召，在不到20天時(shí)間里研發(fā)出了三款防疫機(jī)器人及智慧防疫解決方案，率先在深圳新冠肺炎唯一定點(diǎn)收治醫(yī)院第三人民醫(yī)院上崗，提供室內(nèi)體溫監(jiān)測(cè)與消殺、室外疫情管控與消殺、宣傳與導(dǎo)診三個(gè)場(chǎng)景的疫情防控服務(wù)。
優(yōu)必選機(jī)器人在深圳三院助力防疫工作
隨后，優(yōu)必選機(jī)器人陸續(xù)在武漢、北京、成都、廣州、重慶、昆明、香港等地的醫(yī)院、學(xué)校、園區(qū)、寫字樓、展覽館等上崗，助力生產(chǎn)、生活的恢復(fù)。在國內(nèi)疫情趨緩的同時(shí)，優(yōu)必選機(jī)器人還馳援韓國、日本、比利時(shí)、尼日利亞等國家防控疫情，咨詢測(cè)溫機(jī)器人Cruzr(克魯澤)通過了聯(lián)合國發(fā)展計(jì)劃署的嚴(yán)選，被派往盧旺達(dá)的醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)防控疫情，將中國先進(jìn)的人工智能服務(wù)帶給全球消費(fèi)者。
憑借在深圳的落地經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)必選科技從深圳到全國，再走向全球，積極打造人工智能機(jī)器人先行示范應(yīng)用。
就大型仿人服務(wù)機(jī)器人而言，Walker目前已經(jīng)面向高校、科研機(jī)構(gòu)、科技館、展覽館等相關(guān)方展開合作和應(yīng)用，而此次優(yōu)必選科技團(tuán)隊(duì)為保障Walker登臺(tái)演出實(shí)現(xiàn)的技術(shù)突破，未來也將進(jìn)一步反哺其在不同領(lǐng)域的商業(yè)化落地應(yīng)用。
Walker還需要多久才能走入家庭，成為人類的生活管家？
可能要再等五年，也可能要再等十年……
但正如優(yōu)必選科技創(chuàng)始人、董事長兼CEO周劍所說：
想要未來，就不要怕做“白日夢(mèng)”。永遠(yuǎn)都不要拒絕那些看似荒誕不經(jīng)的“奇思妙想”，而是要去驗(yàn)證它、實(shí)踐它。
未來，從深圳走向全球的Walker也將繼續(xù)以先行示范者的身份，展示中國大型仿人服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)實(shí)力，實(shí)現(xiàn)“讓智能機(jī)器人走進(jìn)千家萬戶”的使命。
雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)
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