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

本文作者: 王金旺 2019-01-09 23:03 專題:CES 2019:科技開年秀
導語:優(yōu)必選新一代Walker可以開冰箱取飲料,背后有怎樣的邏輯支撐?

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

當然,以現(xiàn)在的技術(shù)能力,距離打造這樣一個高度智能的機器人管家尚且遙遠,尤其是足式機器人的發(fā)展進度緩慢,包括電池功耗、智能感知,甚至在最基本的動力學控制設(shè)計上仍有進一步升級空間。因而,國內(nèi)外能夠商用的足式機器人,尤其是仿人機器人少之又少。

不過,在今年的CES展會上,優(yōu)必選主推產(chǎn)品正是一款大型仿人服務機器人新一代Walker。本文接下來從技術(shù)、功能、應用場景等幾個方面就優(yōu)必選此次推出的新一代Walker進行剖析。

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

結(jié)構(gòu)設(shè)計: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手臂的伺服舵機和結(jié)構(gòu)設(shè)計,使它的單臂在伸展時可承受1.5kg的重物(拎東西),雙臂伸展時可承受3kg的重物,雙臂合作下最大可以舉重10kg。同時,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)必選的人形機器人的話,應該會注意到,其實早在去年CES展會上,優(yōu)必選就曾推出Walker的初代產(chǎn)品。由于去年CES展會上的產(chǎn)品原型并沒有加入手臂,因而當時提的是「大型雙足機器人」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)擁有語音交互、導航避障、安全監(jiān)控、視頻通話等常用功能,可以使用手機 App 或語音等多種方式進行交互。

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

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

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

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

伺服舵機:柔順控制

優(yōu)必選在今年的CES上就機器人的運動能力和控制能力上一直在強調(diào)一個關(guān)鍵詞:柔順控制,這其實源于其在伺服舵機的研發(fā)和改進上的多年經(jīng)驗的沉淀。

Walker采用的伺服舵機也正是優(yōu)必選自研的高性能伺服舵機,該伺服舵機設(shè)計參數(shù)包括:采用一體化驅(qū)動單元設(shè)計,由無框力矩電機、精密諧波減速、驅(qū)動控制器及雙編碼器組成。擁有從2.5Nm到160Nm的系列伺服舵機作為驅(qū)動單元,速度可以達到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,在商用機器人“人形化”過程中,伺服舵機也是關(guān)鍵硬核。優(yōu)必選成立于2012年,早在2008年,其初創(chuàng)團隊已經(jīng)著手研發(fā)人形機器人的伺服舵機。由此可見,伺服舵機也是優(yōu)必選的主要著力點之一。

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

算法:自平衡和手眼協(xié)調(diào)能力

無論是足式機器人,還是輪式機器人,算法都是至關(guān)重要的一部分。而在足式機器人上,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)場演示可以看到,Walker具有較好的自平衡能力,在行走時可以保持姿態(tài)穩(wěn)定。官方介紹稱,新一代Walker可以實現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)操作及柔性安全交互,通過步態(tài)規(guī)劃與運動控制,Walker可以在地毯、地板、大理石等不同材質(zhì)地面穩(wěn)定行走,并能夠適應障礙物、斜坡、臺階、不平整地面等復雜環(huán)境。

優(yōu)必選還特別強調(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或慣性擾動,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。如果外部擾動過大,它還可以通過調(diào)整落足點來獲得平衡;

  • 通過與自身視覺感知、力感知的配合,Walker可以獲得外部運動物體的位置及姿態(tài)信息,實時地配合運動物體進行相應的操作,從而實現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)操作的功能。

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值得注意的是,優(yōu)必選的新一代Walker還擁有一個被官方稱作「零力模式」的概念。在零力模式下,用戶可以自由地拖動Walker機器人進行示教,讓機器人學習并完成復雜任務。例如,在零力模式下,人手引導機器人做抓取物體的動作,機器人可以在學習后復現(xiàn)動作。

這個概念其實是一個特定場景教學概念,有點類似現(xiàn)在智能音箱中經(jīng)常提到的語音助手的訓練模式。在機器人中加入這一模式其實想要實現(xiàn)的功能類似,都是希望設(shè)備在用于特定場景時,可以通過“后天”學習,達到在特定場景中的針對性功能訓練和應用。

視覺能力:避障和識別

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

視覺導航避障。SLAM是現(xiàn)在機器人多用的視覺導航技術(shù),而優(yōu)必選采用的是自主研發(fā)的U-SLAM視覺導航避障技術(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,從而保證在動態(tài)運動場景下對運動物體的抗干擾能力,以及自主導航的精準性和穩(wěn)定性。

優(yōu)必選官方表示,主動避障技術(shù)可以幫助Walker在避障時考慮障礙物的運動狀態(tài),同時,其自身的路徑規(guī)劃器會根據(jù)預測的障礙物運動軌跡及已有地圖信息,在時間和空間兩個維度上規(guī)劃出避障導航的最優(yōu)路徑。  

機器視覺。機器視覺的逐漸成熟其實為各類設(shè)備帶來更豐富的應用功能,當然也包括機器人。Walker可以在復雜背景環(huán)境中實現(xiàn)包括人臉、物體和場景三個方面檢測識別。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、操作點等信息;場景識別則包括Walker所處場景的種類和特征。

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應用場景:智能家居

據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,Walker最終的落地方向和目標是家庭場景,同時,針對現(xiàn)在的智能家居場景,Walker擁有豐富的智能家居接口,能夠依據(jù)用戶習慣和場景,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通信的應用正在測試中,未來在云計算、IOT(物聯(lián)網(wǎng))、NLP(自然語音交互)等領(lǐng)域都可以切換最新通信技術(shù)。

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

傻強:雖然尚遠,但仍可期

從此次優(yōu)必選展示的新一代Walker,可以看到,人形機器人在技術(shù)能力上其實已經(jīng)有了一定的進展,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器人大會上的人形機器人一樣,尾部拖著長長的電源線,而是已經(jīng)進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小時充滿電后,可以實現(xiàn)2小時持續(xù)供電。另外,在人機交互方面,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發(fā)的“傻強”對比的話,無論是在動作銜接的流暢度,還是具體功能在實際應用場景中的實用程度仍有一定差距,即使在智能家居控制方面,也難免會被一些人認為是功能的嵌套??傮w而言,新一代Walker雖然亮眼,但是與用戶實際預期,仍有較大差距。

不過,如果說整個機器人系統(tǒng)研發(fā)過程需要有多個步驟的話,至少現(xiàn)在已經(jīng)有了一個基本模型,至于之后的技術(shù)迭代、功能優(yōu)化,仍要學術(shù)界和業(yè)界繼續(xù)發(fā)力。優(yōu)必選也表示,人工智能和機器人是長期的事業(yè),對于核心技術(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。

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