在草坪上奔跑、跳跃、后空翻,一步一个脚印;爬楼梯吱吱作响,让楼梯颤抖……这些“麻烦行为”都来自波士顿动力机器人。
自从该公司发布首个机器人动作视频以来,几乎每次,他们的新进展都会引起业界的高度关注。
没有其他原因。
标有“波士顿动力”的机器人在运动控制方面是业内最好的。
但即使是波士顿动力公司的运动机器人,在完成孩子们可以轻松完成的动作时,表现仍然不能令人满意。
为什么运动能力对于机器人行业来说如此困难?这还得从运动机器人的发展历史说起。
事实上,运动机器人准确的发展历史很难追溯。
两千多年前中国古代人发明的指南针,大概可以算是运动机器人概念的鼻祖。
该车配备了“机械传动系统”,转弯时利用两个车轮的差分信息来指示方向。
这无疑是机械控制技术的一次成功应用。
到2018年,Unimation为通用汽车开发了世界上第一台工业机器人,用于生产汽车门、窗把手、换挡旋钮、灯座和其他车内硬件。
至此,机器人开始取代人类,并逐渐应用于许多传统行业。
随着现代相关技术的发展和创新应用的出现,简单的机械运动已经不能满足需求。
运动机器人的概念逐渐深入人心,研发难度也受到广泛重视。
运动机器人应该是集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合硬件系统。
要做到这一点,就必须将传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程、人工智能等诸多前沿技术汇聚到机器人的“身体”中。
机器人必须拥有灵活的“运动大脑”。
而这些在全球范围内都无法在短时间内实现。
没有运动大脑,机器人只能“人为减速”。
“对于机器人产业来说,有三个关键技术:计算机视觉、语义理解和运动控制。
而运动控制是一个比较难的层面。
”在谈到机器人控制关键技术时,Vincross COO徐开强曾这样说道。
机器人运动控制有多难?说他们是“弱智”是不是太不公平了?请观看下面的视频。
视频 |虽然《机器人错误合集》是一段搞笑视频,但不难看出,所谓的“运动机器人”在行为控制和环境判断方面与预期存在巨大差距。
说白了,他们还处于“人工智障”阶段。
为此,钢铁侠机器人创始人兼CEO张锐认为,“它们需要有‘动脑’,即‘运动脑’。
“纵观目前推出的各种运动机器人,它们要么可以‘站立’在原地,用‘画’着人脸的屏幕说出不相容的话,点头、摇头;要么用手脚跳舞的机器,没有实际应用意义。
它可以规划自己的路线,感知环境并自动移动以避开障碍物,这是对机器人“人”最基本的要求。
主要技术难点:运动不好,就会颠簸;运动不好,就没有灵性,而运动的关键在于“底盘”,即结构设计,传感器和算法缺一不可 移动机器人大致可分为三类:轮式、履带式和足式,前两类机器人的运动关键在于下半身,俗称“底盘”。
科沃斯机器人(南京)人工智能研究院院长于元龙表示,“底盘”其实只是一个承载和应用传感器、智能算法、驱动机构等三大关键技术的载体。
。
从目前移动机器人的工作现状来看,其主要工作流程应该是“利用传感器感知环境,并将环境信息传输给‘控制大脑’,即智能算法;‘大脑’通过分析环境提供信息。
信息。
”执行命令”,最终控制驱动机构输出行为动作。
“就传感器而言,更准确、更高精度的环境传感能力是评价其性能的最重要指标。
但高性能的传感器意味着高成本。
以科沃斯为例,克服传感器对进口的依赖和高成本要解决这个问题,拥有自主研发的传感器专利是唯一的解决方案,智能算法也是近年来各大机器人厂商关注的焦点,涉及环境感知、导航定位、避障、决策、视觉等。
语音、人机交互等关键技术同时,于院长也表示,“目前各厂商在智能算法方面还处于浅水区,只实现了部分应用。
”简单来说,现在的机器人还不够智能。
这里的“不够智能”体现在三个方面:一是感知能力不够智能;二是感知能力不够智能。
二是行为决策能力不够;第三,人机交互性差。
根据目前的发展趋势,多模态传感器与智能算法的结合是一种有效的解决方案。
当机器人能够有效感知环境变化,准确推理决策,并根据用户需求提供针对性服务时,我们就到了进入“深水区”的时候了。
其中涉及机械结构设计、有效驱动力、减速器等机械工程问题,而这些都直接关系到机器人运动时的灵活性。
想必,没有人愿意看到机器人不动或“呼啸”。
“冲出去,推倒墙壁。
正因为如此,目前移动机器人的应用大多局限于室内场景。
”市场需要的机器人应该拥有更多的能力,比如做出自然的身体动作,“端茶倒水”,甚至“爬山越岭”。
这涉及到机器人的移动能力。
活动的重点在“关节”,伺服舵机和运动算法是成功的关键。
说到“可移动”的机器人,最常见的就是舞台表演机器人。
旋转、挥手、踢腿……这些是跳舞机器人最常见的动作。
其中,最著名的就是上述参加春晚的优币机器人。
他们最大的优势在于技术的自主研发——伺服舵机和步态算法。
优必选创始人兼CEO周健曾表示,“伺服舵机本身就是一个比较难的技术壁垒,尤其是高扭矩伺服舵机是全球机器人行业的一大难题。
”与普通电机相比,伺服转向还涵盖了减速、传感、电机、芯片、改进算法、旋转自由度等多种技术问题。
正因为如此,伺服舵机可以极大地提高机器人在活动过程中的关节灵敏度。
因此,UBTECH并没有放弃开发伺服舵机,尽管他们花费了近5年5亿的时间。
事实上,伺服舵机并不是一个新概念。
日本、瑞士等主要机器人研发国家均已拥有“伺服舵机”相关产品。
但当时进口成本极高,即使最低的性能成本价也为50美元/台,而且早期需求不高,因此并未得到广泛应用。
对此,周健表示:“一般来说,光是伺服舵机的成本就可以占到机器人总成本的一半,这样一来,一旦数量少,供应链就根本无法建立起来。
” ,以及相应的芯片、CPU甚至电池的成本都无法降低。
”然而,随着用户对机器人活动灵敏度的要求提高,伺服舵机早已成为机器人厂商差异化竞争的关键,原来的“需求低”之说已成为谎言。
说,在前期量不大、进口成本高的情况下,自研对于中小企业来说是一条出路。
那么,如果机器人能动,你如何让它动起来呢? ,当我们匆忙时,“人类”的正常生理反应会导致我们迈出大步,行走速度和身体摆动也会随之改变;而如果你有更多的时间,你可能会走得悠闲而悠闲; ,他的头晃动,他的手臂随意摆动,机器人应该也是这样,在不同的场景下,步态和身体的各个部位都会表现出不同的运动状态。
移动时,而不是只是呆板地重复单个或仅几个动作。
这需要一个同样基础的算法。
什么时候搬家?搬到哪里去?如何移动?多常?多少?这些都是做算法时必须要考虑的事情。
尤其是当场景多样、复杂时,算法开发工作量将呈指数级增长。
徐凯强还表示,“让机器人动起手脚,看似很简单,但我们却花了三年时间才把它做好。
”而张锐谈到“如果人类能够广泛存在于这个世界上,那么机器人应该广泛应用于各个领域,这就需要不同的算法赋予它们不同的功能。
”而这其实是有解决方案的。
只要在机器人上添加基于Gazebo的仿真平台和基于Ubuntu的ROS系统,就可以在硬件接口和开源方面连接更多的开发者。
这就是钢铁侠所做的。
“我们不仅提供硬件产品,还为开发者提供软件开发平台。
”无独有偶,Vincross也从运动控制技术出发,为机器人开发者提供便捷的开发平台。
的。
“业界公认机器人将成为新一代计算平台,就像十年前的手机一样。
但事实上,由于机器人开发技术门槛较高,目前大多数开发者都无法胜任机器人领域的工作。
”因此,我们需要一个能够提供便捷操作的平台,这是开发和创新的前提。
”简单来说,就是搭建一个基于机器人的简单开发平台,吸引开发者赋予机器人更多的功能。
按照自己的想法。
比如让机器人“斗牛”:基于机器人原有摄像头的实时图像处理功能,编写相应的代码,让它在收到红色信号时立即“冲过去”。
当然,这只是一个简单的游戏应用程序。
随着运动机器人场景和应用创新的增多,开放平台将大大缩短开发周期,提高产业发展速度。
尽管能力有限,但垂直领域已经出现蓝海。
据不完全统计,国内专门从事运动机器人研发的初创公司已有40多家。
其中80%以上已商品化,分布于各个领域。
先分享一个酒店应用场景的案例:去年,苏州洲际酒店应用移动机器人代替人工带路、送餐。
今年12月基于携程平台的48条评论中,有11条提到了“机器人”这个关键词。
通过计算,这11条评论的平均得分为4.98分,而其他不包含“机器人”关键词的评论平均得分仅为4.72分。
“我们很多客户在应用机器人之前,综合评分只有4.5分,但应用机器人之后,评分大幅提升,有的甚至短时间内上升到4.8分以上。
此外,一台机器人最多可替代四名工人,这也增加了酒店的人力成本。
”云迹科技高级副总裁张明举表示,在行业方面,比如京东的仓储机器人在家居方面;服务方面,例如科沃斯的扫地机器人,也得到了用户的广泛认可。
在农业、医疗、城市安全、国防和太空探索等更多垂直领域,运动机器人也开始前往人类难以前往的危险区域,从事一些极具挑战性的任务,其价值也随之提升。
变得越来越重要。
来得更大一些。
毫无疑问,运动机器人产业已经出现一片蓝海。
总结:虽然波士顿动力机器人是“行业传奇”,但它仍然未能达到令人满意的水平。
但需要明确的是,机器人的三大关键要素中,运动控制确实是难度最大、最复杂的,并不是一朝一夕就能实现的。
但值得一提的是,目前机器人应用场景发展尚不成熟。
大多是固定的、极其垂直的,比如酒店、商场、实验场等,虽然专业性要求比较高,但对机器人运动的处理和复杂性要求不高。
高,有的甚至只需要有底盘的机动性。
这是机器人行业的一项成就。
当然,更具互动性和个性化的机器人才是用户最终想要的。
未来,机器人将能够提供越来越多的服务,真正“类人”的通用机器人可能会成为主流。
尽管前面的路还很长,但仍然值得为之奋斗。