CES这个会下腰的中国机器人火了，仿人机器人市场迎来“头号玩家”

　　一年一度的科技风向标 CES 正在如火如荼的进行中，以英特尔、索尼、三星为代表的美、日、韩企业为我们展示了最新技术。而有一家中国公司的机器人现场与观众下腰 Battle 博得阵阵掌声，这个机器人还会开瓶倒水做家务、写字作画练瑜伽，简直是把科幻片中的场景变成了现实，人类离拥有智能助手的梦想更近了。

　　今年 CES 有个展台被围得水泄不通，人群中不时响起阵阵掌声。

　　挤进去一看，有位观众竟然在下腰，费了半天力气还是没下去。这时候，旁边的机器人轻松的做了一个教科书式的下腰，让人惊叹。

和人类 PK 下腰

　　原来这个灵活炫酷的机器人是优必选科技的大型仿人服务机器人 Walker，它在和观众们比赛下腰。 和去年展示的 Walker 相比，今年 Walker 的行走步态有了优化升级，行走的状态更接近人类，同时还提升了最大行走速度，最快可以走超过 2 公里一小时！

推小车

　　只见它推着满载食物的小车从等候室走出，放好车后和观众们打招呼，并把篮子拿给主持人。整个过程平稳流畅，可见它已经具备了优良的手眼协调抓取和全身协同能力。

　　随着主持人下达指令：“Walker，来杯可乐。”只见 Walker 拿起开瓶器打开一瓶可乐，倒进杯中递给主人，一气呵成让人连连称赞。 

开瓶

倒水 

　　大家不要小看这个倒水的动作。Walker 需要使用视觉伺服技术，通过实时识别水杯的位置和姿态，同时还要实时调整手掌的抓取位姿。即便水杯晃动，它也能完成倒水的任务。

　　紧接着，Walker 开始给大家表演节目，今年的 Walker 会瑜伽了，不仅能金鸡独立，文章开头提到的完美下腰更是博得了满堂彩。 

　　Walker 展示的瑜伽功能，需要借助它全身的 36 个高性能伺服关节以及运动控制系统，从而灵活稳定的完成高难度的动作。

　　“文武双全”的 Walker 还会写字、作画呢，现场露了一手，让很多人类朋友都自愧不如。 

画玫瑰

　　要完成写字画画等精细任务，需要 Walker 的双臂具备较高的伺服精度。同时在算法上，还需要完成对字形的在线轨迹规划，并实现精确的轨迹跟踪以及力位混合控制。

　　这个会“十八般武艺”的 Walker，真是让人刮目相看，没想到身高 1.45 米的它已经可以独立完成这么多事了。相比于去年的首次亮相，今年再次现身的 Walker 在哪些方面进行了升级呢？

　　一、会上下台阶会作画，Walker 运动、交互、环境感知大升级

　　和一年前的 Walker 相比，全新的 Walker 在运动性能、柔性交互、环境感知等方面进行了算法迭代和功能提升。它不仅有36 个高性能伺服关节以及力觉反馈系统，还拥有视觉、听觉和平衡等全方位的感知系统，结合优必选科技的 AI 技术，Walker 实现了平稳快速的行走和灵活精准的操作，可以轻松应对各种服务场景。

　　更流畅的运动性能

　　 第一代的 Walker 是平脚掌行走，即机器人的脚面相对于地面一直是平行状态，这样行走方式相对简单、容易实现，但受限于腿长、关节限位等因素，限制了机器人的行走速度。这一次，Walker 进行了“类人步态”的升级，行走时脚踝会翻动、状态更接近人类，提升了最大行走速度。

　　  此外，拥有灵活双腿的 Walker 可以很好的适应复杂地形。比如上下楼梯对很多机器人来讲是一大挑战，而新一代的 Walker 通过增大关节的运动范围、升级上楼梯的算法，实现了一秒一个台阶的楼梯步态，运动速度上已非常接近于人类速度。加上类人步态的优化引入，也使得上楼梯过程更加自然顺畅。

上楼梯

　　 更安全的柔性交互 力控技术是机器人与人和环境安全交互的关键技术。为了避免 Walker 在对外交互时伤到人、周围环境以及机器人自身，此次 Walker 加入了力位混合控制方法，能够精确控制机器人手掌和外界接触的力的大小，使交互过程更加安全。 去年的 Walker 可以开门、开冰箱，今年的 Walker 学会了擦桌子，这一看似简单的动作中就涉及到力控，通过保持合适的力，Walker 既不会损伤自己的手，也不会因为力太小而擦不干净桌面。 

擦桌子

　　 另一个力控的例子就是写字、画画，这种精细的操作，除了对双臂有比较高的伺服精度的要求，也对轨迹规划技术、力位和控制有很高的要求，因为写字同样是一个笔跟桌面接触的过程。 

写字

　　 开头展示的推小车也是 Walker 力控好的一个表现。新一代 Walker 在推车过程中，协同双臂末端轨迹、足端末端轨迹、机器人质心位置和对小车的作用力，通过算法满足对地面和小车的同时接触约束，推动小车按照机器人自主生成的轨迹行走。为了满足平稳推车的目标，Walker 双臂保持一定柔性，来适应地面和小车的轨迹误差，保证机械臂和小车之间不会产生异常的作用力。

推小车

　　更智能的环境感知 去年的 Walker 可以往水杯里倒水，今年的 Walker 在视觉伺服上做了升级，通过实时识别水杯的位置和姿态，同时还要实时调整手掌的抓取位姿，这样即便水杯晃动，Walker 也可以准确无误的把水倒入其中。

晃动杯子倒水

　　更厉害的是，Walker 还会智能避障。通过和感知系统的结合，Walker 在执行操作任务的同时，可以自主进行运动规划，避开环境障碍物及自身关节顺利完成任务。

避开障碍物倒水

　　除了上述三方面的升级，Walker 平衡性更厉害了，可以通过静态平衡控制及全身柔顺控制，来更好的协调环境的影响和自身的稳定，确保稳定地完成任务。

静态平衡控制

　　此外，Walker 的动作模仿也更加自然了，一招一式可以看出已经掌握了精髓：

动作模仿 

　　二、死磕算法造就十八般武艺，背后的团队揭秘 Walker 的“养成记”

　　今年是 Walker 参加 CES 的第三年，从第一年的懵懵懂懂到今日的得心应手，Walker 的快速成长离不开它背后整个团队的支持。

　　Walker 要做到十八般武艺，在技术层面要克服哪些难题？未来的 Walker 会有哪些杀手锏？我们和 Walker 的产品负责人聊了聊。

　　“真的是把 Walker 当成自己的孩子一样陪伴， 比如，当它胳膊的行为没有做到预期的标准，我们就会设计一套算法不断去测试，像极了家长在教导小孩。” Walker 的每一个动作、每一次小小的进步，背后都是一位位研发人员长时间耐心“教导”的结果。　　

　　不停留在实验室，而是在真实环境中验证算法

　　今年 Walker 主要是在软件算法方面的升级，而挑战也是来自算法。很多实验室中的算法能够在理想的环境下获得优异的效果，放到实际环境中可能大部分能力无法发挥出来。而机器人要想去完成各种各样的事情，不能只是达到 70%、80% 的成功率就行了，而是要根据需求达到很高的成功率，这对算法的适应性要求非常高。 

　　学术领域的算法一开始只是搭了一个框架，并没有在实际环境中使用和测试。无论是图像、导航还是语音，现在基本上都是以数据来驱动。算法需要在实际工作中进行优化才能落地。 

　　因此，优必选科技对于 Walker 算法的测试并没有停留在实验室，而是把它放到外面各种各样的真实环境中验证，并根据获取的数据提升算法，通过这种方式让 Walker 不断改进。  “这个过程既是开创性的，也是蛮困难的一件事情。”Walker 产品负责人举了个例子：算法要提取 Walker 身上的很多参数，比如它全身的动力学的参数，同时需要算法去辨识、适应不同机器人上的差异，进而表现出一致的动作和表现，这是很有挑战的。

　　三层研发体系，确保技术落地

　　一个注重研发的公司才有竞争力，而一个能将技术落地的公司才能走得长远。在研发体系方面，优必选科技已经构建起三层研发体系：

• 第一层是产品团队，主要负责工程性的工作，让相关技术在在机器人身上更具备表现力和实用性；
• 第二层，在产品团队之上，公司有自己的研究院，专注核心技术研发，产品团队采用的核心技术基本都来自研究院； 
• 第三层，在研究院的基础上，优必选科技还有一个团队专注于人工智能和机器人更长远的前沿技术研发。优必选科技与清华大学、华中科技大学、悉尼大学、卡耐基梅隆大学、IEEE 等知名高校和研究机构开展了合作。

　　当上层的研究院有了技术突破，就会往下一层转移。技术一旦成熟，就会应用到产品。从这个角度看，这三层的研发架构既保证了优必选科技的机器人能够在学术前沿获得比较多的技术储备，又保证了这些技术能够有顺畅的通道落地到产品中。

　　Walker 未来迭代方向：更瘦更聪明

　　今年的 Walker 多才多艺，甚至学会了做家务，离成为进入千家万户的智能家庭助理更进了一步，那么未来的 Walker 还会有哪些变化呢？产品研发团队表示接下来 Walker 会朝着四个方面进化： 

• 减重。对于身高 1.45 米的机器人，体重 77 公斤还是有点“胖”，希望 Walker 跟人交互的时候可以更轻盈、更安全。
• 提速。和人相比，Walker 目前的行走速度还有提升空间，未来会通过提速来提高效率。
• 加智。未来通过提升 Walker 的智力和推理能力，让它可以去理解更多的环境和物体，有更“聪明”的导航，能够和人更好的相处。
• 增稳。Walker 要走出实验室，需要对环境有更强的适应性，长时安全行走在多种类型地面，跟人类交互时更加安全稳定。

　　 接下来，研发人员会进一步增强 Walker 运动的稳定性、增加 Walker 任务决策的智能性、并提升它的 AI 应用水平。

　　明年的 CES，我们一定会看到一个更轻盈敏捷、聪明伶俐、能做更多服务工作的 Walker。

　　三、大型仿人机器人市场迎来中国高端玩家，机器人走进千家万户从这里开始

　　长久以来，机器人是科幻片必不可少的元素，仿人服务机器人则是每个家庭的终极幻想，而优必选科技的一个重要使命，就是让这个幻想变为现实。

　　一提到大型仿人机器人，很多人都会想到美国波士顿动力的 Atlas。今年的 Atlas 甚至能做一套完整的体操动作，相信看过 demo 视频的朋友都会觉得很震撼。

　　但烟花散尽还有一个重要问题：大家什么时候才能正在见到 Atlas？它什么时候才能走入每个家庭？

　　其实，早在 1992 年成立之初，波士顿动力就开始进行 Atlas 的相关研究了，这两年凭借接二连三的“病毒视频”逐渐被大家熟知。但即便是这样的明星机器人，技术光芒的背后，也面临如何走出实验室的困境，至今，我们没有在公开场合见到过 Atlas，更别说和我们互动了。

　　与只在 demo 炫技的波士顿动力不同，优必选科技走的是一条务实的路。作为面向家庭服务的机器人，Walker 的使命就是走进千家万户、服务千家万户。那么，Walker 是如何朝着这一目标行进的呢？

　　首先，Walker 具备了基本的服务能力。

　　2018 年 CES，Walker 第一代首次亮相时“胸以下全是腿”，当时还没有增加双臂，但它已经可以完成走路、踢球、下楼梯等任务。

　　“能够操作真实世界的物体，才能对人产生真正的影响”，想要真正进入家庭，机器人一定是需要双脚来应对复杂环境（楼梯、门槛等）、双手来与外界互动。而经过一年的优化，2019 年 CES 亮相的 Walker 有了双臂，可以完成一些简单的动作，比如打招呼、递东西。

　　再经过一年软件算法的迭代和硬件的升级，Walker 的服务能力不断提高，端茶倒水擦桌子已经是驾轻就熟，还学会了推车、太极和瑜伽这些高难度动作，上楼梯这种动作也可以完美完成，而且走得更快、反应更灵敏了。　　

　　其次，Walker 实现了模块化。能做到单体生产和集成，腿部、臂膀、躯干都能拆卸组装，成本可控同时也更方便量产、维护和维修。这无疑会使得新一代 Walker 更能符合未来市场需求。

　　最后，Walker 已经走出了实验室。不光在大型展会和活动上能看到 Walker，优必选科技也将和高校、科技馆、展览馆等展开积极合作。

　　现如今，已经有越来越多的服务机器人进入银行、机场、酒店、餐饮等领域，人们也从最开始的观望到现在的接受、习惯。我们的家庭生活中，也开始频繁出现机器人产品，比如备受小朋友们喜爱的优必选悟空机器人。而仿人服务机器人进入千家万户并非遥不可及，但也不是一蹴而就的事情，现阶段首先还是要像 Walker 这样要把产品做硬并且落地，之后的事情也就水到渠成了。