大厂为何纷纷开始制造机器狗
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大厂为何纷纷开始制造机器狗,国外的开源让从零到一做机器狗变得简单了, 在努力通向 90 分的过程中,国内很多公司都迈出了前进的步伐。波士顿动力让四足机器人脱离了「军工」范畴,大厂为何纷纷开始制造机器狗.
大厂为何纷纷开始制造机器狗1
1995 年,日本 NHK 将电视剧《三国演义》引进本国,引发收视高潮。和国人热爱忠肝义胆的「关帝爷」不同,日本观众最喜欢的是「多智而近妖」的诸葛亮。如果说战群儒、借东风还是政治智慧,六出祁山用古代机器人「木牛流马」运输军资,确是极致的魔幻时刻。
二十五年后的春节联欢晚会上,几十只戴着牛头装饰的宇树科技「机器狗」走上舞台,给大家拜年,第一次让普罗大众认识了这些憨态可掬的「四脚兽」。
今年 8 月,小米新品发布会上,公司创始人雷军曝光了团队智能军团的新成员 CyberDog「铁蛋」,一只灰色的机器狗,而 9999 元的价格,也让人们意识到,这些看起来像是实验室里的产品,就要像普通宠物狗一样,走进人们的生活。
小米铁蛋
什么样的原因,让四足机器人在短短几年内就从数十万的实验室明星,变成四位数的数字玩具?而除了翻跟头和在舞台上卖萌,四足机器人又有怎样的使用场景?
机器狗从哪来
上世纪 60 年代,世界仍处于冷战铁幕之中时,美国通用电气公司设计师 Mosher 在机动系统实验室设计了一辆名为 Walking Truck 的机器马,驾驶者可以通过人工操作指令杆来控制机器的液压驱动系统,实现该机器马抬腿、迈步以及跨越障碍等动作。
这匹「机器马」被认为是第一台真正意义上的现代四足机器人。
二十一年后,麻省理工学院(MIT)的 Marc Raibert 于 1986 年开发出第一台能实现动态稳定的四足机器人,并于 1992 年成立了公司,这就是后来震惊业界的波士顿动力 Boston Dynamics。在被谷歌收至麾下之前,支持波士顿动力的是它唯一的客户——美国军方。
2016 年 6 月,波士顿动力发布一条机器狗的运动视频,仅有 25 公斤的 Spot Mini 外形更加小巧,增添了机械臂的它可以灵敏操控物体,该视频迅速传遍全网,堪比 AlphaGo 以一己之力掀起 AI 狂潮。波士顿动力的机器狗视频,也让人们意识到,这些之前傻大黑粗的「军工」用品,同样可以做得比较「迷你」,机动灵活。
波士顿动力Spotmini
也正是在 2016 年左右,宇树 Unitree、云深处等国内团队也选择四足机器人作为创业方向。不过,当时他们可能没有意识到,五年后的现在,四足机器人会成为新风口。
尽管波士顿动力让机器狗成为 YouTube 网红,但是真正推动四足机器人生态发展的,其实是孵化出波士顿动力的 MIT。
2018 年 9 月,MIT Biomimetic Robotics Lab 成员 Benjamin Katz 在他的硕士论文中,开源了 MIT Cheetah Mini 电机驱动器,连接 12 个电机与机载电脑的中心板(SPIne)的代码和硬件。一个月后,Katz 又开源了在 Cheetah Mini 上运行的所有代码。至此,MIT Cheetah Mini 所有软件、硬件开源。
除了 MIT 开源的 Mini Cheetah,机器人领域还有另一个关键的开源项目——ROS(机器人操作系统)。该项目由斯坦福大学人工智能实验室孵化,主要功能是使机器人软件的开发实现模块化,不再需要重新设计框架,而且支持 C++、Python、LISP 等多种语言。
硬件组模和控制系统的开发一直是「机器狗」研发过程中最核心的难点,国外的开源提供了更为完整的技术和解决方案,进入四足机器狗领域的门槛大大降低了。
宇树科技创始人王兴兴告诉极客公园:「原本的入门门槛比较高,现在相当于是上手做一个东西出来的门槛变低了。」
当然,即便硬件和软件系统已经开源,但是要做出好的产品,依然要看团队的能力。
「机器狗研发的主要难度在于对腿部动作的控制,如何感知外界环境后寻找落足点,让机器狗的步态更为流畅、稳定」,从事足式机器人研究的博士生纵怀志在个人公众号「四足驿站」中这样总结国内外机器狗的研发现状。他向极客公园介绍到:「机器狗控制算法框架难以精确建模,其中涉及了大量的数学公式和未知变量,因此研发过程中需要大量时间和数据的积累。」
「国外的开源让从零到一做机器狗变得简单了,原本 60 分的机器狗现在可能达到 80 分了,但是要想继续达到 90 分,还是要看自主研发能力的提升,这是一个系统工程。」
在努力通向 90 分的过程中,国内很多公司都迈出了前进的步伐。
蔚蓝智能科技公司曾公布关于电机、机器腿、快充等方面的专利技术,宇树推出的全球首款消费级机器狗核心传感器、电机及减速器等核心零部件均为自主研发。
「目前,我们的迭代速度其实比国外要快,宇树过去五年几乎每一两年都会有新的产品出来。」王兴兴说道。
宇树科技Unitree Robotics
消费者何时能「领狗」回家?
波士顿动力让四足机器人脱离了「军工」范畴,但是机器狗们接下来的前路仍不明晰。专业人士认为,目前的机器狗行业很像十年前的无人机行业——学术界有了成型的控制理论,工业界也有了一定的案例,但如何商用还无人知晓。
作为领头羊的波士顿动力,虽然机器人表现超群,但也没有找到合适的应用场景,目前仅有探测、安防等 B 端领域有所尝试。同时,由于投入巨大但是回报不足,波士顿动力先后被谷歌转手给软银,后又被卖给现代集团。
在国内,小米「铁蛋」的` 9999 元定价,已经将动辄数万美元的四足机器人定价打到「骨折」;宇树科技也已经推出面向 C 端的万元左右的产品。和前途未明的 B 端相比,C 端消费电子的定位,显然更加「性感」,这也催生了近年来风投机构对于四足机器人公司的投资热潮。
不过,虽然价格下来了,但机器狗距离真正进入普通消费者家中,可能还有很长时间。
首先是安全问题,小米的工程师认为「目前机器狗的重量、奔跑速度设置太快的话,很容易造成安全上的问题。」
为了避免出现机器狗在全速前进时撞到人的情况,小米的「铁蛋」有一个「卧倒」功能,即在危急关头,机器狗可以迅速断电,立即趴下。
其次是随着「机器狗」曝光的增多,消费者们对于这个新兴产品的预期也在不断提升。当仅仅是「好玩」「有趣」无法再吸引人们的目光时,对于四足机器人的情感需求将进一步展现,而这也将对四足机器人的 AI 交互能力提出更高的挑战。
目前阶段,「铁蛋」结合了小米「小爱同学」的 AI 能力,可以被看成是一个「行走的智能音箱」,用户能够通过语音来控制机器狗的动作,同时控制灯、电视等物联网设备。
机器狗背后的「野心」
虽然目前四足机器人真正落地 C 端还有难度,但不妨碍像小米、小鹏汽车、腾讯这样的公司纷纷入局,因为巨头看重的是机器人背后更广阔的智能市场。
不久前的特斯拉 AI 日上,由人扮演的「欢脱」的 Tesla Bot 看起来像是狂人马斯克开的一个玩笑,但事实上机器人或许是智能汽车领域的下一个「圣杯」。
小鹏「机器马」
机器人开发与自动驾驶技术之间确实有很多相似之处。两者都是电池供能、电机驱动、软件赋能,车企在视觉感知、激光雷达方面需要的感知决策能力在机器人身上同样需要,机器人未来发展所必需的人机交互能力。
小米集团智能办公事业部总经理透露「铁蛋」项目的初衷是「从长远来看,我们是想为未来的智能制造、还有汽车储备人才,积累一些基本的技术和算法。」
不过,虽然四足机器人看起来比智能汽车要小很多,但其实它所需要具备的技术,要比现在仍在进化的自动驾驶技术更难。因为自动驾驶所处的公路环境,依然有比较严格的交通规则可以作为训练依据。而一只机器狗如果进入家庭和小区,它所要面对的环境,要比智能汽车的公路环境复杂很多,毕竟在家庭环境中,人们走路不用打转向灯,也不会有交通标识来提示机器狗。
从这方面来看,现在的四足机器人,可能很难驾驭较为复杂的环境,距离真正进入家庭还有一段距离。
但是,当下的四足机器人作为一个机器人平台,仍然有机会找到其应用空间。
2018 年,在亚马逊组织的 MARS 大会上,贝佐斯和波士顿动力机器狗的合影,就让人们意识到,四足机器人是一个非常酷的玩具。而当国内机器狗的价格做到万元级别时,能耍酷「溜狗」的就不仅是世界首富了。
如果是相对简单的环境中,四足机器人也可能成为一个很好的陪伴或者伴随机器人。例如宇树科技的机器狗可以跟着用户一起跑步,甚至帮主人「驮」着饮料;「铁蛋」则能发挥智能音箱的作用,给主人提供有用的信息,这都是目前四足机器人能够胜任的场景。
大厂为何纷纷开始制造机器狗2
9月17日,在2021 世界计算大会“计算创新与数字赋能”专题展上,两只“机器狗”和两只“机器牛”的表演吸引了不少参会者的关注,它们能跳舞、空翻、打滚 ,不仅形态可爱,还具有安保、科研教育、二次开发、陪伴看护等多种功能,成了现场的“明星”。
四足机器人“犇犇”像牛,身着中国风的外衣,喜庆十足。它曾在牛年春晚表演过舞蹈,是家喻户晓的“明星”。另外两台四足机器人的外形则像机械狗,别看它遇到小观众就迈起小碎步卖萌,其实它不仅能上楼下坡,还背着摄像头和雷达传感器,能帮助人类在危险的场所进行巡检。
据现场工作人员介绍,这款四足机器人内部有电机、减速器、控制器、传感器等部件,自主研发的技术使其具备小巧灵活、爆发力强等特点。每个机器人重量有10公斤,成年人可以轻易提起,但放下后它的奔跑速度可达到3.3米每秒,同时因搭载多个传感器,四足机器人被赋予了无限可能,比如自动跟随等功能都能轻易完成。
作为一个搭载高性能实时主控系统、力控伺服驱动器、全动力学优化算法、激光雷达定位导航算法等硬核技术的机器人,“犇犇”远不止会卖萌,它的“大脑”也越来越聪明。
比如,搭载了雷达测距及图传功能后,它能主动躲避障碍,并自主跟随前方目标,还能跑步搬东西。现场一位女孩打趣道:“要是带它出门逛街,男朋友也省了。”
记者了解到,根据应用场景装上“最强大脑”的四足机器人,即可拥有“眼观六路,随机应变”的超强本领,在危险搜救、医疗救援、家庭陪护等领域拥有广阔商用前景。
在2021 世界计算大会上,通过算力赋能的智慧汽车、视频AI等多款黑科技产品都在专题展上亮相。如今,“计算”已渗入我们的生活,无人驾驶、AI智能、智能家居、智能医疗……这些通过“计算”而实现的“黑科技”正介入生活的方方面面。全媒体记者 吴鑫矾
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