解讀優(yōu)必選新一代Walker開冰箱取飲料背后的邏輯 | CES 2019

如果問及智能家居中最高級(jí)的智能設(shè)備是什么？印象最深刻的，莫過于曾出現(xiàn)在周潤(rùn)發(fā)電影中的機(jī)器人管家“傻強(qiáng)”。

當(dāng)然，以現(xiàn)在的技術(shù)能力，距離打造這樣一個(gè)高度智能的機(jī)器人管家尚且遙遠(yuǎn)，尤其是足式機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)度緩慢，包括電池功耗、智能感知，甚至在最基本的動(dòng)力學(xué)控制設(shè)計(jì)上仍有進(jìn)一步升級(jí)空間。因而，國(guó)內(nèi)外能夠商用的足式機(jī)器人，尤其是仿人機(jī)器人少之又少。

不過，在今年的CES展會(huì)上，優(yōu)必選主推產(chǎn)品正是一款大型仿人服務(wù)機(jī)器人新一代Walker。本文接下來從技術(shù)、功能、應(yīng)用場(chǎng)景等幾個(gè)方面就優(yōu)必選此次推出的新一代Walker進(jìn)行剖析。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：加入雙臂，可開冰箱門

在今年的CES上，優(yōu)必選的主推產(chǎn)品Walker身高1.45米，擁有36個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)（腿：6x2，臂：7x2，手：4x2，頸：2），其中，雙臂擁有7個(gè)自由度，據(jù)官方數(shù)據(jù)顯示，在智能感知方面，Walker具有力覺、視覺、聽覺、空間感知系統(tǒng)及能力。

目前，Walker手臂的伺服舵機(jī)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使它的單臂在伸展時(shí)可承受1.5kg的重物（拎東西），雙臂伸展時(shí)可承受3kg的重物，雙臂合作下最大可以舉重10kg。同時(shí)，Walker的雙臂具備很高的控制精度，手指可以靈活地彈琴、寫字和畫畫。

如果大家有關(guān)注優(yōu)必選的人形機(jī)器人的話，應(yīng)該會(huì)注意到，其實(shí)早在去年CES展會(huì)上，優(yōu)必選就曾推出Walker的初代產(chǎn)品。由于去年CES展會(huì)上的產(chǎn)品原型并沒有加入手臂，因而當(dāng)時(shí)提的是「大型雙足機(jī)器人」概念。

在CES 2018上，身高 1.3m的初代Walker主要展示的是其“腿部功夫”，可以實(shí)現(xiàn)全方向自由行走、穩(wěn)健爬坡以及平穩(wěn)上下樓梯的能力。另外，初代Walker已經(jīng)擁有語(yǔ)音交互、導(dǎo)航避障、安全監(jiān)控、視頻通話等常用功能，可以使用手機(jī) App 或語(yǔ)音等多種方式進(jìn)行交互。

相較而言，在今年的CES上，加入雙臂，并更加“人形化”設(shè)計(jì)后，新一代Walker提的概念是「大型仿人服務(wù)機(jī)器人」。在展會(huì)上，主要展示了其手臂的靈活性，包括跳舞、開冰箱門、遞雨傘、遞薯片等動(dòng)作。

從外形上來看，其實(shí)優(yōu)必選的Walker在這一年內(nèi)經(jīng)歷了一個(gè)快速的“養(yǎng)成期”，從足式機(jī)器人進(jìn)化為人形機(jī)器人，而現(xiàn)在看來，Walker的第一代產(chǎn)品其實(shí)更像是優(yōu)必選這款服務(wù)機(jī)器人商用化試水的第一步。

伺服舵機(jī)：柔順控制

優(yōu)必選在今年的CES上就機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力和控制能力上一直在強(qiáng)調(diào)一個(gè)關(guān)鍵詞：柔順控制，這其實(shí)源于其在伺服舵機(jī)的研發(fā)和改進(jìn)上的多年經(jīng)驗(yàn)的沉淀。

Walker采用的伺服舵機(jī)也正是優(yōu)必選自研的高性能伺服舵機(jī)，該伺服舵機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)包括：采用一體化驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)，由無框力矩電機(jī)、精密諧波減速、驅(qū)動(dòng)控制器及雙編碼器組成。擁有從2.5Nm到160Nm的系列伺服舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，速度可以達(dá)到60轉(zhuǎn)/分鐘，支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，在商用機(jī)器人“人形化”過程中，伺服舵機(jī)也是關(guān)鍵硬核。優(yōu)必選成立于2012年，早在2008年，其初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)著手研發(fā)人形機(jī)器人的伺服舵機(jī)。由此可見，伺服舵機(jī)也是優(yōu)必選的主要著力點(diǎn)之一。

算法：自平衡和手眼協(xié)調(diào)能力

無論是足式機(jī)器人，還是輪式機(jī)器人，算法都是至關(guān)重要的一部分。而在足式機(jī)器人上，基本算法又可以分為兩方面：步態(tài)算法和控制算法。

據(jù)CES現(xiàn)場(chǎng)演示可以看到，Walker具有較好的自平衡能力，在行走時(shí)可以保持姿態(tài)穩(wěn)定。官方介紹稱，新一代Walker可以實(shí)現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)操作及柔性安全交互，通過步態(tài)規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)控制，Walker可以在地毯、地板、大理石等不同材質(zhì)地面穩(wěn)定行走，并能夠適應(yīng)障礙物、斜坡、臺(tái)階、不平整地面等復(fù)雜環(huán)境。

優(yōu)必選還特別強(qiáng)調(diào)了Walker的自平衡能力和手眼協(xié)調(diào)能力：

• 在站立或行走過程中，它一旦受到外部沖擊擾動(dòng)或慣性擾動(dòng)，可以通過腿部的柔順控制調(diào)整自己的本體位置和姿態(tài)，從而保持自身平衡。如果外部擾動(dòng)過大，它還可以通過調(diào)整落足點(diǎn)來獲得平衡；

• 通過與自身視覺感知、力感知的配合，Walker可以獲得外部運(yùn)動(dòng)物體的位置及姿態(tài)信息，實(shí)時(shí)地配合運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)操作的功能。

值得注意的是，優(yōu)必選的新一代Walker還擁有一個(gè)被官方稱作「零力模式」的概念。在零力模式下，用戶可以自由地拖動(dòng)Walker機(jī)器人進(jìn)行示教，讓機(jī)器人學(xué)習(xí)并完成復(fù)雜任務(wù)。例如，在零力模式下，人手引導(dǎo)機(jī)器人做抓取物體的動(dòng)作，機(jī)器人可以在學(xué)習(xí)后復(fù)現(xiàn)動(dòng)作。

這個(gè)概念其實(shí)是一個(gè)特定場(chǎng)景教學(xué)概念，有點(diǎn)類似現(xiàn)在智能音箱中經(jīng)常提到的語(yǔ)音助手的訓(xùn)練模式。在機(jī)器人中加入這一模式其實(shí)想要實(shí)現(xiàn)的功能類似，都是希望設(shè)備在用于特定場(chǎng)景時(shí)，可以通過“后天”學(xué)習(xí)，達(dá)到在特定場(chǎng)景中的針對(duì)性功能訓(xùn)練和應(yīng)用。

視覺能力：避障和識(shí)別

優(yōu)必選新一代Walker在視覺能力方面可以分為兩類：視覺導(dǎo)航避障和機(jī)器視覺。

視覺導(dǎo)航避障。SLAM是現(xiàn)在機(jī)器人多用的視覺導(dǎo)航技術(shù)，而優(yōu)必選采用的是自主研發(fā)的U-SLAM視覺導(dǎo)航避障技術(shù)，通過這樣的技術(shù)配置可以使Walker獲得外界包括輪廓、顏色、深度等信息，從而保證在動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景下對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的抗干擾能力，以及自主導(dǎo)航的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性。

優(yōu)必選官方表示，主動(dòng)避障技術(shù)可以幫助Walker在避障時(shí)考慮障礙物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)，其自身的路徑規(guī)劃器會(huì)根據(jù)預(yù)測(cè)的障礙物運(yùn)動(dòng)軌跡及已有地圖信息，在時(shí)間和空間兩個(gè)維度上規(guī)劃出避障導(dǎo)航的最優(yōu)路徑。  

機(jī)器視覺。機(jī)器視覺的逐漸成熟其實(shí)為各類設(shè)備帶來更豐富的應(yīng)用功能，當(dāng)然也包括機(jī)器人。Walker可以在復(fù)雜背景環(huán)境中實(shí)現(xiàn)包括人臉、物體和場(chǎng)景三個(gè)方面檢測(cè)識(shí)別。其中，人體數(shù)據(jù)包括性別、年齡、身份、情緒、姿態(tài)等多種信息；物體數(shù)據(jù)包括位姿、類別、操作點(diǎn)等信息；場(chǎng)景識(shí)別則包括Walker所處場(chǎng)景的種類和特征。

應(yīng)用場(chǎng)景：智能家居

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解，Walker最終的落地方向和目標(biāo)是家庭場(chǎng)景，同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)在的智能家居場(chǎng)景，Walker擁有豐富的智能家居接口，能夠依據(jù)用戶習(xí)慣和場(chǎng)景，協(xié)助用戶自主控制燈光、電器、插座等常見家庭設(shè)備。另外，據(jù)官方透露，目前，Walker的5G通信的應(yīng)用正在測(cè)試中，未來在云計(jì)算、IOT（物聯(lián)網(wǎng)）、NLP（自然語(yǔ)音交互）等領(lǐng)域都可以切換最新通信技術(shù)。

傻強(qiáng)：雖然尚遠(yuǎn)，但仍可期

從此次優(yōu)必選展示的新一代Walker，可以看到，人形機(jī)器人在技術(shù)能力上其實(shí)已經(jīng)有了一定的進(jìn)展，雷鋒網(wǎng)特別注意到，優(yōu)必選的Walker在展示過程中，并沒有像此前世界機(jī)器人大會(huì)上的人形機(jī)器人一樣，尾部拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的電源線，而是已經(jīng)進(jìn)化到在演示過程中可以蛻去尾巴。據(jù)官網(wǎng)公開的數(shù)據(jù)參數(shù)顯示，Walker采用 54.6V/10Ah/ 6kg磷酸鐵鋰電池，2小時(shí)充滿電后，可以實(shí)現(xiàn)2小時(shí)持續(xù)供電。另外，在人機(jī)交互方面，新一代Walker也帶來了更多的能力。

從另一方面來看，新一代Walker要與本文前文提到的周潤(rùn)發(fā)的“傻強(qiáng)”對(duì)比的話，無論是在動(dòng)作銜接的流暢度，還是具體功能在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中的實(shí)用程度仍有一定差距，即使在智能家居控制方面，也難免會(huì)被一些人認(rèn)為是功能的嵌套。總體而言，新一代Walker雖然亮眼，但是與用戶實(shí)際預(yù)期，仍有較大差距。

不過，如果說整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)過程需要有多個(gè)步驟的話，至少現(xiàn)在已經(jīng)有了一個(gè)基本模型，至于之后的技術(shù)迭代、功能優(yōu)化，仍要學(xué)術(shù)界和業(yè)界繼續(xù)發(fā)力。優(yōu)必選也表示，人工智能和機(jī)器人是長(zhǎng)期的事業(yè)，對(duì)于核心技術(shù)，不只是布局未來5-10年，更要布局未來50年的前沿技術(shù)。

畢竟，飯要一口一口吃，路還是要一步一步走。

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。