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解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

本文作者:王金旺 2019-01-09 23:03 专题:CES 2019:科技开年秀
导语:优必选新一代Walker可以开冰箱取饮料,背后有怎样的逻辑支撑?

如果问及智能家居中最高级的智能设备是什么?印象最深刻的,莫过于曾出现在周润发电影中的机器人管家“傻强”。

当然,以现在的技术能力,距离打造这样一个高度智能的机器人管家尚且遥远,尤其是足式机器人的发展进度缓慢,包括电池功耗、智能感知,甚至在最基本的动力学控制设计上仍有进一步升级空间。因而,国内外能够商用的足式机器人,尤其是仿人机器人少之又少。

不过,在今年的CES展会上,优必选主推产品正是一款大型仿人服务机器人新一代Walker。本文接下来从技术、功能、应用场景等几个方面就优必选此次推出的新一代Walker进行剖析。

解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

结构设计:加入双臂,可开冰箱门

在今年的CES上,优必选的主推产品Walker身高1.45米,拥有36个高性能伺服关节(腿:6x2,臂:7x2,手:4x2,颈:2),其中,双臂拥有7个自由度,据官方数据显示,在智能感知方面,Walker具有力觉、视觉、听觉、空间感知系统及能力。

目前,Walker手臂的伺服舵机和结构设计,使它的单臂在伸展时可承受1.5kg的重物(拎东西),双臂伸展时可承受3kg的重物,双臂合作下最大可以举重10kg。同时,Walker的双臂具备很高的控制精度,手指可以灵活地弹琴、写字和画画。

如果大家有关注优必选的人形机器人的话,应该会注意到,其实早在去年CES展会上,优必选就曾推出Walker的初代产品。由于去年CES展会上的产品原型并没有加入手臂,因而当时提的是「大型双足机器人」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”,可以实现全方向自由行走、稳健爬坡以及平稳上下楼梯的能力。另外,初代Walker已经拥有语音交互、导航避障、安全监控、视频通话等常用功能,可以使用手机 App 或语音等多种方式进行交互。

解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

相较而言,在今年的CES上,加入双臂,并更加“人形化”设计后,新一代Walker提的概念是「大型仿人服务机器人」。在展会上,主要展示了其手臂的灵活性,包括跳舞、开冰箱门、递雨伞、递薯片等动作。

解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

从外形上来看,其实优必选的Walker在这一年内经历了一个快速的“养成期”,从足式机器人进化为人形机器人,而现在看来,Walker的第一代产品其实更像是优必选这款服务机器人商用化试水的第一步。

伺服舵机:柔顺控制

优必选在今年的CES上就机器人的运动能力和控制能力上一直在强调一个关键词:柔顺控制,这其实源于其在伺服舵机的研发和改进上的多年经验的沉淀。

Walker采用的伺服舵机也正是优必选自研的高性能伺服舵机,该伺服舵机设计参数包括:采用一体化驱动单元设计,由无框力矩电机、精密谐波减速、驱动控制器及双编码器组成。拥有从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。

据雷锋网了解,在商用机器人“人形化”过程中,伺服舵机也是关键硬核。优必选成立于2012年,早在2008年,其初创团队已经着手研发人形机器人的伺服舵机。由此可见,伺服舵机也是优必选的主要着力点之一。

解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

算法:自平衡和手眼协调能力

无论是足式机器人,还是轮式机器人,算法都是至关重要的一部分。而在足式机器人上,基本算法又可以分为两方面:步态算法和控制算法。

据CES现场演示可以看到,Walker具有较好的自平衡能力,在行走时可以保持姿态稳定。官方介绍称,新一代Walker可以实现手眼协调操作及柔性安全交互,通过步态规划与运动控制,Walker可以在地毯、地板、大理石等不同材质地面稳定行走,并能够适应障碍物、斜坡、台阶、不平整地面等复杂环境。

优必选还特别强调了Walker的自平衡能力和手眼协调能力:

  • 在站立或行走过程中,它一旦受到外部冲击扰动或惯性扰动,可以通过腿部的柔顺控制调整自己的本体位置和姿态,从而保持自身平衡。如果外部扰动过大,它还可以通过调整落足点来获得平衡;

  • 通过与自身视觉感知、力感知的配合,Walker可以获得外部运动物体的位置及姿态信息,实时地配合运动物体进行相应的操作,从而实现手眼协调操作的功能。

解读优必选新一代Walker开冰箱取饮料背后的逻辑 | CES 2019

值得注意的是,优必选的新一代Walker还拥有一个被官方称作「零力模式」的概念。在零力模式下,用户可以自由地拖动Walker机器人进行示教,让机器人学习并完成复杂任务。例如,在零力模式下,人手引导机器人做抓取物体的动作,机器人可以在学习后复现动作。

这个概念其实是一个特定场景教学概念,有点类似现在智能音箱中经常提到的语音助手的训练模式。在机器人中加入这一模式其实想要实现的功能类似,都是希望设备在用于特定场景时,可以通过“后天”学习,达到在特定场景中的针对性功能训练和应用。

视觉能力:避障和识别

优必选新一代Walker在视觉能力方面可以分为两类:视觉导航避障和机器视觉。

视觉导航避障。SLAM是现在机器人多用的视觉导航技术,而优必选采用的是自主研发的U-SLAM视觉导航避障技术,通过这样的技术配置可以使Walker获得外界包括轮廓、颜色、深度等信息,从而保证在动态运动场景下对运动物体的抗干扰能力,以及自主导航的精准性和稳定性。

优必选官方表示,主动避障技术可以帮助Walker在避障时考虑障碍物的运动状态,同时,其自身的路径规划器会根据预测的障碍物运动轨迹及已有地图信息,在时间和空间两个维度上规划出避障导航的最优路径。  

机器视觉。机器视觉的逐渐成熟其实为各类设备带来更丰富的应用功能,当然也包括机器人。Walker可以在复杂背景环境中实现包括人脸、物体和场景三个方面检测识别。其中,人体数据包括性别、年龄、身份、情绪、姿态等多种信息;物体数据包括位姿、类别、操作点等信息;场景识别则包括Walker所处场景的种类和特征。

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应用场景:智能家居

据雷锋网(公众号:雷锋网)了解,Walker最终的落地方向和目标是家庭场景,同时,针对现在的智能家居场景,Walker拥有丰富的智能家居接口,能够依据用户习惯和场景,协助用户自主控制灯光、电器、插座等常见家庭设备。另外,据官方透露,目前,Walker的5G通信的应用正在测试中,未来在云计算、IOT(物联网)、NLP(自然语音交互)等领域都可以切换最新通信技术。

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傻强:虽然尚远,但仍可期

从此次优必选展示的新一代Walker,可以看到,人形机器人在技术能力上其实已经有了一定的进展,雷锋网特别注意到,优必选的Walker在展示过程中,并没有像此前世界机器人大会上的人形机器人一样,尾部拖着长长的电源线,而是已经进化到在演示过程中可以蜕去尾巴。据官网公开的数据参数显示,Walker采用 54.6V/10Ah/ 6kg磷酸铁锂电池,2小时充满电后,可以实现2小时持续供电。另外,在人机交互方面,新一代Walker也带来了更多的能力。

从另一方面来看,新一代Walker要与本文前文提到的周润发的“傻强”对比的话,无论是在动作衔接的流畅度,还是具体功能在实际应用场景中的实用程度仍有一定差距,即使在智能家居控制方面,也难免会被一些人认为是功能的嵌套。总体而言,新一代Walker虽然亮眼,但是与用户实际预期,仍有较大差距。

不过,如果说整个机器人系统研发过程需要有多个步骤的话,至少现在已经有了一个基本模型,至于之后的技术迭代、功能优化,仍要学术界和业界继续发力。优必选也表示,人工智能和机器人是长期的事业,对于核心技术,不只是布局未来5-10年,更要布局未来50年的前沿技术。

毕竟,饭要一口一口吃,路还是要一步一步走。

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