在草坪上奔跑、跳躍、后空翻，一步一個坑；吭哧吭哧爬樓梯，震的樓梯一直顫抖……
這些“搗蛋行為”，都來自波士頓動力的機器人。
從這家公司發(fā)布第一個機器人運動視頻開始，幾乎每一次，它們的新動態(tài)都能引起行業(yè)的極大關(guān)注。原因無它，打上“波士頓動力”標簽的機器人，在運動控制方面，都是行業(yè)頂級。
但即便如波士頓動力的運動機器人，實現(xiàn)那些小孩子隨手可作的動作行為時，依然表現(xiàn)的無法令人滿意。對機器人行業(yè)來說，運動能力為什么會這么得難？
這得從運動機器人的發(fā)展歷程開始說起。
事實上，運動機器人的準確研發(fā)史很難追溯。兩千多年前古代中國人發(fā)明的指南車大概可以稱得上是運動機器人這一概念的鼻祖了。車內(nèi)搭載一個“機械傳動系統(tǒng)”，利用傳遞轉(zhuǎn)向時兩車輪的差動信息指明方向，無疑這是機械控制技術(shù)的一次成功應用。
到1961年，Unimation為通用汽車研發(fā)了世界第一臺工業(yè)機器人，用于生產(chǎn)汽車門、車窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架，以及汽車內(nèi)部的其他硬件等。至此，機器人開始替代人類，逐漸被應用于多個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中。
而隨著現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新應用的出現(xiàn)，單純的機械運動早已不能滿足需求，運動機器人的概念開始被慢慢普及開來，研發(fā)難點也被廣泛重視起來。
運動機器人，應該是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能為一體的綜合硬件系統(tǒng)。
要做到這些，便要求我們在機器人“體內(nèi)”必須匯集諸如傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多項尖端技術(shù)，要求機器人擁有靈活的“運動腦”，而這些在世界范圍內(nèi)，都不是短時間可以達成的。
沒有運動腦，機器人只能是“人工智障”
“對于機器人行業(yè)來說，有三大關(guān)鍵技術(shù)：計算機視覺、語義理解和運動控制。而運動控制，是較難的一關(guān)?！痹谡劶皺C器人控制關(guān)鍵技術(shù)時，Vincross COO徐凱強曾如是說。
機器人運動控制有多難？它們被稱為“智障”是不是太委屈？不妨來看看以下這個視頻。
視頻 ｜ 機器人出錯集錦
雖然是一個搞笑視頻，但不難窺見，所謂的“運動機器人”不管是行為控制、還是環(huán)境判斷等能力都與期望中有極大的差距。不客氣地說，它們還處于“人工智障”的階段。
為此鋼鐵俠機器人創(chuàng)始人＆CEO張銳認為，“它們需要擁有一個‘會運動的腦子’，也就是‘運動腦’?！?/p>
縱觀當前推出的各種運動型機器人，要么只能“站”在原地，用一個“畫”著人臉的屏幕說著前言不搭后語的話，可以稍微點頭搖頭；要么就是一舉一動非常機械，擺動著雙手雙腳跳舞，毫無實際應用意義可言。
能自主規(guī)劃路線、感應環(huán)境自動避障地移動，可以通過靈活的關(guān)節(jié)不機械地活動，是對機器“人”最基本的要求。
而這其中，有兩大技術(shù)難關(guān)：移動和活動。
移動得不好，就會亂碰亂撞；活動得不好，就毫無靈性，彷如智障。
移動的關(guān)鍵在“底盤”，機械結(jié)構(gòu)設計、傳感器和算法三者缺一不可
按照移動方式劃分，移動機器人可大致被分為：輪式、履帶式和足式三大類。而前兩類機器人移動的關(guān)鍵，都在下半身，也就是俗稱的“底盤”。
科沃斯機器人（南京）人工智能研究院院長于元隆表示，“底盤”其實只是一個載體，其中搭載和應用了傳感器、智能算法和驅(qū)動機構(gòu)等三大關(guān)鍵技術(shù)。
從當前移動機器人的工作狀態(tài)看，其主要的工作流程應該是“傳感器用于感知環(huán)境，并將環(huán)境信息傳輸給‘控制大腦’，也就是智能算法；‘大腦’通過分析環(huán)境信息給出‘執(zhí)行命令’，最終控制驅(qū)動機構(gòu)輸出行為動作?！?/p>
傳感器方面，更準、更高精度的環(huán)境感知能力是評價其性能最重要的指標。但高性能的傳感器，就意味著高成本。以科沃斯為例，克服傳感器依賴進口、高成本等問題，擁有自主研發(fā)的傳感器專利是唯一解決之道。
而智能算法，也是近幾年各大機器人廠商重點發(fā)力的部分。這其中，涉及到了環(huán)境感知、導航定位、避障、決策、視覺、語音、人機交互等多個關(guān)鍵技術(shù)。
同時于院長也表示，“現(xiàn)在各個廠商在智能算法方面還處于淺水區(qū)，只是做到了一些基本功能的應用。簡單來說，就是現(xiàn)在的機器人還不夠聰明?！?/p>
這里的“不夠聰明”體現(xiàn)在三方面：第一，感知能力不夠智能；第二、行為決策能力不夠；第三，人機交互性差。
就目前的發(fā)展趨勢看，多模態(tài)傳感器和智能算法相結(jié)合是一種有效的解決方式。當機器人可以有效地感知環(huán)境變化、準確地推理和做出決策、結(jié)合用戶需求提供針對性服務時，就是我們進入“深水區(qū)”的時候了。
驅(qū)動結(jié)構(gòu)方面，則涉及了機械結(jié)構(gòu)設計、有效驅(qū)動力、減速器等多個機械工程問題。而這些，都直接關(guān)系到機器人移動時的靈活性。
想必，誰也不想看到機器人要么不動，要么“嗖”地沖出去然后撞倒墻上的場面吧。
也正因為此，當前大多移動機器人應用都只局限于室內(nèi)場景中。而市場所需要的機器人，應該擁有更多的能力，如自然地做著肢體動作，可以“端茶倒水”，甚至“翻山越嶺”。
這就涉及到機器人的活動能力了。
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