三年登錄春晚,優必選機器人強大在哪?2018年估值50億美元,成為全球估值最高的AI初創企業,在波士頓動力與本田為商業化苦惱的同時,優必選已經做好準備,造出全球第一臺走入家庭的商用大型仿人機器人。
機器人又雙叒上春晚了!
2019年央視春晚深圳分會場,6臺人形機器人與數百名人類舞者同臺表演,組成了春晚史上最亮眼的人機組合舞團。
這6臺機器人高1.45米,身上白金相間,不僅能踩點,同步變化舞姿,還能隨著歌手韓雪、關曉彤等人的歌聲變換陣型,橢圓可親的臉上隨樂曲展露出微笑、眨眼等表情,再加上實時模擬演唱的嘴部動效,青春風采,奪去了眾人的目光。
2019年央視春晚深圳分會場,優必選大型仿人服務機器人Walker新一代隨音樂起舞
這是優必選大型仿人服務機器人Walker新一代,也是優必選公司第三次把機器人送上春晚舞臺,去年在央視主會場嘉賓桌上,可編程機器狗Jimu汪汪現身。
這一次的機器人有什么不一樣?
做全球第一家讓大型仿人服務機器人走入家庭的AI公司
Walker新一代首次亮相是在今年的CES上,當時1.45m身高,77kg重量展示出來之后就驚艷全場。
Walker新一代全身達到了36個自由度,在4天近百場演示中,Walker沒有出現任何問題,最終入圍CES大獎“The Best of CES 2019”。
優必選大型仿人服務機器人Walker新一代亮相CES 2019,并入圍The Best of CES 2019大獎
在2019年春晚亮相的Walker新一代,在深圳分會場隨著歌曲《青春暢想》實時變換舞姿,與歌手、舞臺、人類伴舞完美融合,成為分會場獨特的一道風景。
而早在2016年,優必選放出540臺Alpha 1S機器人為歌手孫楠伴舞。
540臺優必選Alpha 1S機器人在2016年央視春晚震撼亮相
據優必選相關負責人透露,2017年,優必選決定整合公司資源,全力打造一款展現優必選家用服務機器人理念的雙足機器人。從新型大力矩伺服舵機、ID設計、輕量化結構設計、交互系統、傳感系統、軟件架構、控制算法多方面對Walker進行了全新設計。
在Walker新一代上,優必選全新升級了所有的伺服關節,設計了從2.5Nm到160Nm的系列伺服舵機作為驅動單元,速度可以達到60轉/分鐘,支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。
新的一體化伺服關節采用無框力矩電機直連諧波減速器的方式,減小了傳動比和運行噪音,伺服精度更高,控制性能更優,達到了業內領先水平。
運動控制算法上,Walker新一代突破了復雜地形靈活行走技術,可以適應各種地面和一定程度的不平整地形。在機器人自平衡算法上也取得了一定突破,機器人可以在受到外部沖擊時,通過調整恢復平衡。
Walker的柔性機械臂僅僅經過一年的研發,就已經在伺服硬件和控制算法上達到了國內第一梯隊的技術水準,可以實現零力控制、阻抗控制、力位混合控制,跟外界進行安全交互。
結合Walker的機器視覺能力,還可以實現精準的手眼協調抓取。同時,Walker在導航和機器視覺領域同樣取得了重大突破,可以讓Walker更好的理解這個世界并調整自己的行為。
“優必選Walker最出彩的地方不僅在于運動控制和手眼協調等創新技術,還在于單位成本可控,”優必選CEO周劍告訴新智元,“未來家庭服務機器人的零售價格會與一輛普通家用中型轎車相當,在小幾十萬元人民幣價格區間內。”
這是系統技術的證明,也是目前全球其他機器人公司和機構不具備的能力。
“優必選不是在做Demo,也不是在實驗室實驗,我們的目標是機器人真正的商業化。”周劍說。
仿人機器人有多難做?連波士頓動力離家用都為時尚遠
仿人機器人是多種高端技術和先進工程相融合的結晶。就像人體本身,簡單一抬手所涉及的神經信號傳導和肌肉組織控制,都是幾十乃至幾百億細胞參與的復雜過程。
機器人技術發展到現在,有兩個頗具代表性的大國——美國和日本。這兩個國家都有深厚的技術積累和強大的硬件制造能力,前者側重特殊領域的機器人開發,而后者則注重工業機器人。
以美日兩國的明星機器人為例,從踢不倒的機器狗到能后空翻的機器人,波士頓動力總是不斷給我們驚喜(以及某種程度上的恐懼);而本田早在1986年便啟動了仿人機器人研發計劃,2000年發布的ASIMO是第一臺真正意義上可以雙足步行的機器人,到現在都是全球最先進的仿人機器人之一。
然而,技術光芒的背后,是規模量產和商業變現的困境:本田在2018年6月宣布停止開發ASIMO,科研小組也相繼解散;波士頓動力被谷歌母公司Alphabet收購再由軟銀接手,2018年Atlas跑酷如履平地,但商業化方面沒有任何消息。
美國波士頓動力Atlas雙足機器人,高端炫酷,成本也不便宜
從技術上說,波士頓動力的Atlas是以液壓伺服來驅動的人形機器人。液壓伺服需要產生高壓油的液壓泵,通過液壓管路傳送到各個關節,關節伺服通過微型液壓伺服閥和多種位置、壓力傳感反饋來驅動機器人運動。
液壓具有功率密度大、負載剛度大、抗沖擊性強等優點,但不可否認,液壓系統非常復雜,泵、油路、伺服閥、異形缸、液壓管路、液壓接頭、密封設計等對系統可靠性帶來非常大的挑戰。
此外,高壓泵所產生噪音也是一個問題,無論是Atlas還是讓波士頓動力一戰成名的“大狗”Big Dog,相隔“百米”你就能聽到它們的動靜。
所以,雖然目前Atlas在運動控制能力上做出了非常大的突破,但是成本高、系統可靠性低、噪音大,只能在實驗室和軍用機器人市場出現。
日本本田ASIMO機器人,2000年推出,2018年停止研發,但到現在都是全球最先進的仿人機器人之一
本田的ASIMO則是以電動伺服來驅動的人形機器人。電機加減速器的組合非常容易實現伺服關節的模塊化,便于生產、測試和維護。同時,電機系統具有控制精度高、噪音小、污染小等優點,非常適合消費類市場。
經過30多年的發展,ASIMO已經能較好地適應家庭服務場景,能夠與人進行實時交互,可以跳躍、奔跑、進行人臉聲源識別、與多人對話,融合視覺觸覺與人互動。
不過,ASIMO的雙手為了實現較高的自由度和較小的體積,采用液壓傳動的方式將驅動部分放入軀干,導致系統復雜度提高。
由于技術復雜、成本昂貴,ASIMO始終未有任何量產、面向市場的計劃。2011年福島核泄漏事故后,本田將ASIMO的相關技術轉向了更為實用的救災機器人研發。
ASIMO、Atlas等跑跳機器人運動能力在目前的技術階段與硬件能力等息息相關,二者幾百萬美金的成本自然表現更佳,但在成本可控的平臺上,完成讓機器人走進家庭服務的目標豈不意義更大?
自己造血活下去,2018年成為全球估值最高AI創企
2018年,優必選估值50億美元,成為全球估值最高的AI初創企業。
外媒The Robot Report選出“2019年最值得期待的10大機器人公司”,優必選作為唯一入選的中國公司,與亞馬遜、波士頓動力、英偉達、Waymo(原谷歌無人車)等齊名。
正確的目標在一開始確實能吸引投資,但優必選如今的高估值在很大程度上得益于公司核心技術的積累、對市場的理解以及運營方式。
優必選Walker和“機器人爸爸”周劍一起給全國人民拜年
周劍非常清楚,從會跳舞的仿人機器人到“家庭成員”般照料全家老小的家庭服務機器人,這中間可能還需要時間來迭代和升級,在此過程中優必選必須要自己造血,實現可持續發展。
2008年,優必選從仿人機器人的核心技術伺服舵機起步,用了近5年時間,自主研發出了在性能參數、穩定性、性價比等方面全球領先的伺服舵機,而且成功實現了量產。2012年,優必選成立,基于伺服舵機的核心技術,逐步推出系列產品。
在創業的高投入時期,周劍一度變賣資產用于研發投入。
優必選要做的是人形機器人,核心關鍵技術除了人工智能(感知智能和認知智能),還需要驅動控制、步態算法、導航定位等關鍵技術支撐,實現機器人的運動能力、移動能力、操作能力、感知能力和認知能力;機器人形態和場景復雜,需要構建一個機器人操作系統,實現機器人應用快速開發部署。
優必選在這些核心關鍵技術方面都進行了布局,立足于現在,同時又著眼未來。比如在產品的研發上,優必選將核心技術直接轉換為產品,實現商業價值,構建機器人生態。
目前,優必選已經推出了一系列商業化的機器人,除了上文說的Alpha 1S、Jimu Robot,他們與亞馬遜合作了首款基于Alexa語音助理的人形機器人Lynx,與騰訊合作了Qrobot Alpha,與迪士尼合作了文化娛樂IP機器人“第一軍團沖鋒隊員”。
不僅如此,還推出了智能云平臺商用服務機器人Cruzr(克魯澤)、智能巡檢機器人ATRIS安巡士等多款產品。在積累技術的同時,也積累了商業化渠道和銷售經驗。
優必選CTO熊友軍告訴新智元,從2012年成立至今,公司已形成“產品、研發、預研發”三個層級的研發團隊:
產品團隊,可以把研究院的技術像抓藥方一樣取用,實現技術落地;
研發研究院,對舵機、運動控制算法、導航、機器視覺進行基礎研究層面的突破;
在海內外建立聯合實驗室與研究中心,比如與清華大學成立了智能服務機器人聯合實驗室,與悉尼大學成立了人工智能研究院,與華中科技大學成立了機器人聯合實驗室,瞄準未來十年做前沿研發。機器人和人工智能領域還有不少有待探索和優化的技術,例如圖像和視頻的語義理解,情感識別和理解,機器人的關節技術,步態運動控制算法等等。優必選通過這些領域的探索,掌握技術的主導權。
“優必選一直在做的事情是構建機器人在硬件、軟件、內容、服務層面的生態系統,”熊友軍說。
“Walker就是這套系統的完整呈現,它不僅有硬件的舵機,也有操作系統和包括語音交互、物體識別、內容在內的云服務平臺,這些技術都是優必選自研的。”
三年磨一劍,大型仿人家庭服務機器人價格不再成為問題
目前,優必選正在研發優化的大型仿人服務機器人Walker,就是周劍預期中全球首款真正商業化的大型仿人家庭服務機器人。
與其它在人形機器人領域發展幾十年的公司相比,優必選的大型仿人機器人迭代非常快。2015年立項,只用了3年多的時間,Walker新一代就取得了重大進展:
2015年8月,Walker項目成立,開始進行預研和團隊組建;
2015年底,正式立項進行產品研發;
2016年3月開始,Walker項目正式啟動,歷時60余天,研發出Walker原型機;
2018年1月,Walker第一代亮相CES;
2019年1月,增加了雙臂和手的Walker新一代再次亮相CES,4天內零失誤演示70多次;
2019年2月,Walker亮相2019央視春晚。
優必選對Walker的戰略定位明確,針對家庭服務型應用場景。
利用自身的產業優勢和在運動控制、導航、機器視覺、手眼協調等方面多年的技術積累和創新,Walker在保持高性能的同時,大幅降低了整機成本,使價格不再成為仿人機器人進入市場的主要阻礙因素。
機器人系統技術是對機器人系統軟硬件架構和體系的理解。除了伺服舵機、步態運控算法、室內導航定位和機器人操控系統等一系列技術,家庭服務機器人還需要重要的一點,就是通過視覺理解外部環境并且實現與人類交互。
對此,優必選面向機器人視覺應用,實現了視覺的分布式深度學習平臺搭建,大規模數據采集與標注平臺建設、基于深度學習的機器人視覺感知與認知算法,服務機器人視覺算法系統集成與優化測試等方面的關鍵技術,構建了基于深度學習的機器人軟硬件一體化視覺系統。
優必選機器人視覺系統分布式深度學習框架
市場有剛需,誰不想要一臺仿人家庭服務機器人?
“機器人可以在人類生活中扮演更重要的角色,與人類產生更親密的情感聯系。”優必選CTO熊友軍說。
“機器人具有人形化的外觀非常重要,這是與人類建立情感聯系和信任的基礎,大型仿人服務機器人具備靈活的行走能力和精準安全的操作能力,可以實現復雜的任務,并完全適應人類環境,真正無障礙地融入人類生活。”
Walker自研的高性能一體化伺服關節能夠實現在復雜地形靈活行走,受到外部沖擊時可以保持自平衡,靈巧的手臂可以實現復雜環境下物體的操作,具備柔性安全交互的能力,這些都使得Walker能真正在家庭里為人類提供服務。
1970年,一位名叫Judy Syfers的女性寫下了散文《為什么我想要一個妻子》(Why I Want a Wife)。
“我想要個妻子照顧我的實際需求。我想要個妻子跟在我和孩子后面收拾整理。我想要個妻子把我的衣服洗凈熨平、補好,在必要的時候翻新;她還要確保把我的個人東西妥善放好,在我需要的時候能夠立刻找到。
“我想要個妻子制定每天的食譜,準備飯菜,高高興興地端上桌。然后,在我工作的時候,她把餐桌打掃得干干凈凈。我想要個妻子在我生病的時候照顧我,同情我的病痛和無法工作。我想要個妻子在全家度假時也一起跟去,這樣當我需要休息和換個環境的時候,有人能繼續照顧我和孩子。”
當她偶然遇見另一個更適合當她“妻子”的人選時,她想要自由地更換現在的“妻子”,過上新的生活——“上帝啊,誰不想要一個妻子啊!”
如果Judy Syfers來到男女平等的現在,她,還有更多為家務瑣事而煩惱的現代人,一定會感嘆:
“上帝啊,誰不想要一臺仿人家庭服務機器人呢?”
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原文標題:機器人舞動春晚:四年三次上春晚,大型仿人服務機器人中國造!
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