與人類相仿的雙足，就是機(jī)器人的終極移動(dòng)形態(tài)。
2010年，Willow Garage公司發(fā)布了開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS（Robot Operating System），很快，在機(jī)器人研究領(lǐng)域掀起了學(xué)習(xí)和使用ROS的熱潮。
過(guò)去幾年，ROS已經(jīng)成為全世界范圍內(nèi)具有大量用戶的大型社區(qū)。以前，很多用戶來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室，但現(xiàn)在，在工業(yè)和服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域越來(lái)越多的商業(yè)用戶也加入了進(jìn)來(lái)。
ROS成功帶動(dòng)了機(jī)器人領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。與ROS開源類似的故事也發(fā)生在了足式機(jī)器人身上。
2018-2019年，隨著波士頓動(dòng)力機(jī)器狗的聲名鵲起，MIT仿生機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室開始逐步開源MIT Cheetah MINI四足機(jī)器人，內(nèi)容涵蓋主控代碼、電機(jī)驅(qū)動(dòng)代碼、控制板電路原理圖、材料清單、本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖等。（所以不要再謠傳是波士頓動(dòng)力開源啦?。?/div>
履帶平臺(tái)（+炮塔）坦克（+高射炮）自行高炮
四足平臺(tái)（+機(jī)械臂）抓取機(jī)器人（+激光雷達(dá)）巡檢機(jī)器人
隨后，一大批后起之秀成立。技術(shù)實(shí)力迅速提升，催生行業(yè)蓬勃發(fā)展，相關(guān)硬件供應(yīng)鏈快速成熟。這又使得更多的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和創(chuàng)業(yè)想法能更快落地驗(yàn)證，最終形成行業(yè)發(fā)展的正向循環(huán)。
當(dāng)然，技術(shù)要想從實(shí)驗(yàn)室里出圈，還得靠這個(gè)叫伊隆·馬斯克的男人。航空如此，腦機(jī)接口如此，機(jī)器人也如此。
2022年10月1日，特斯拉在其AI日中展示了雙足機(jī)器人擎天柱Optimus，在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)Optimus行走并向人群揮手。另外，特斯拉展示了Optimus搬運(yùn)箱子、為植物澆水、在汽車工廠中移動(dòng)金屬棒的視頻。
于是，這個(gè)在大多數(shù)人認(rèn)知中還停留在波士頓動(dòng)力身上的技術(shù)，終于宣布“出道”了。
01.足式機(jī)器人是機(jī)器人
全地形移動(dòng)的最佳平臺(tái)
先說(shuō)結(jié)論：足式機(jī)器人，是機(jī)器人全地形移動(dòng)的最佳平臺(tái)。
為什么我們會(huì)有這個(gè)結(jié)論？讓我們先來(lái)復(fù)習(xí)一下足式機(jī)器人的定義：
“具有足部結(jié)構(gòu)，能根據(jù)不同地形自動(dòng)改變形態(tài)的移動(dòng)機(jī)器人。地形適應(yīng)能力極強(qiáng)，能在復(fù)雜路面行走，完成奔跑、爬樓梯、跳躍等多種復(fù)雜動(dòng)作。”
其實(shí)，現(xiàn)實(shí)世界的多數(shù)地形都是為了人能順利通行而修建的，人進(jìn)化出足也是為了適應(yīng)在多數(shù)地形的移動(dòng)需求，所以與人類相仿的足式，是機(jī)器人的終極移動(dòng)形態(tài)，能覆蓋人類社會(huì)絕大多數(shù)地形場(chǎng)景。
這里的足式機(jī)器人，包括雙足、四足等多種足式形態(tài)。
而輪式等其他移動(dòng)機(jī)器人，更適合在車輛通行的鋪裝道路上移動(dòng)，占移動(dòng)需求的較小部分。
對(duì)了，再來(lái)復(fù)習(xí)下什么是移動(dòng)平臺(tái)：
這來(lái)源于軍事概念“武器平臺(tái)”。指武器系統(tǒng)中具有運(yùn)載功能，可作為武器依托的載體部分?？煞譃榈孛?、海上、空中機(jī)動(dòng)平臺(tái)等。
其實(shí)，人們對(duì)足式機(jī)器人的終極期望，就是使其成為全地形移動(dòng)平臺(tái)，也就是說(shuō)足式機(jī)器人只是個(gè)載體，根據(jù)搭載“武器”不同，完成不同應(yīng)用需求：比如家庭服務(wù)（搭載清潔用具）、運(yùn)輸（搭載貨框）、巡檢（搭載激光雷達(dá)）等。
履帶平臺(tái)（+炮塔）坦克（+高射炮）自行高炮
四足平臺(tái)（+機(jī)械臂）抓取機(jī)器人（+激光雷達(dá)）巡檢機(jī)器人
因此，相比輪式、履帶式機(jī)器人，足式機(jī)器人地形適應(yīng)能力最優(yōu)秀，最有可能作為全地形移動(dòng)平臺(tái)，進(jìn)入人類生活。
波士頓動(dòng)力是足式機(jī)器人領(lǐng)域的代表公司。創(chuàng)始人Marc Raibert，自1980年在CMU創(chuàng)立CMU Leg Lab起，就一直從事足式機(jī)器人的相關(guān)研究，1986年在MIT創(chuàng)立MIT Leg Lab，直到1992年創(chuàng)立波士頓動(dòng)力，有著全球最早、至今技術(shù)最成熟的足式機(jī)器人研發(fā)實(shí)力。
如今，波士頓動(dòng)力已經(jīng)被公認(rèn)為足式機(jī)器人行業(yè)“最強(qiáng)”技術(shù)公司，但就算強(qiáng)大如波士頓動(dòng)力，依然沒(méi)有“完全解決”樓梯等復(fù)雜地形。
足式機(jī)器人距離成熟穩(wěn)定的應(yīng)用還有距離。就連Marc Raibert也承認(rèn)：大家看到的各種機(jī)器人后空翻之類的酷炫視頻，都是百里挑一的，可能一百次里面成功一次。
這也導(dǎo)致技術(shù)這么強(qiáng)的足式機(jī)器人公司，卻在2013、2017、2020年經(jīng)歷三次收購(gòu)，先后被谷歌、軟銀、韓國(guó)現(xiàn)代汽車收購(gòu)，估值從30億美元降至11億美元。
在昆仲看來(lái)，波士頓動(dòng)力“不斷賣身”有以下三大原因：
?。?）長(zhǎng)期維持燒錢境況：公司以實(shí)驗(yàn)室模式運(yùn)營(yíng)，研發(fā)投入大，離終極目標(biāo)（成為移動(dòng)平臺(tái)覆蓋所有場(chǎng)景）遠(yuǎn)，（記者采訪多位前員工了解到）公司長(zhǎng)期無(wú)視商業(yè)需求，不愿在過(guò)程中深耕具體場(chǎng)景以商業(yè)變現(xiàn)，直到2019年才開始商業(yè)銷售SpotMini。
（2）商業(yè)價(jià)值低：技術(shù)很強(qiáng)，拍的視頻很超前、酷炫，但因未深耕具體商用場(chǎng)景，對(duì)企業(yè)痛點(diǎn)把握不足，在具體場(chǎng)景的穩(wěn)定性不足，成本和價(jià)格高（7.5萬(wàn)美元），商業(yè)價(jià)值偏低。
?。?）股東訴求和公司訴求出現(xiàn)矛盾：谷歌對(duì)波士頓動(dòng)力的軍用合同十分敏感，負(fù)責(zé)谷歌機(jī)器人部門的安卓之父Rubin走后，矛盾愈發(fā)激化。谷歌希望其做消費(fèi)級(jí)機(jī)器人，遭到波士頓動(dòng)力拒絕。軟銀則在20年為紓困再次變賣波士頓動(dòng)力。
從波士頓動(dòng)力的起伏中，帶給中國(guó)足式機(jī)器人創(chuàng)業(yè)者的啟示是：
?。?）商業(yè)上：不做實(shí)驗(yàn)室型公司，重視技術(shù)變現(xiàn)，探索技術(shù)變現(xiàn)路徑。實(shí)際上，波士頓動(dòng)力已逐漸轉(zhuǎn)變姿態(tài)，在工業(yè)巡檢等ToB領(lǐng)域率先落地，取得了不錯(cuò)的商業(yè)進(jìn)展。
（2）技術(shù)上：重視運(yùn)動(dòng)控制能力的研發(fā)，不斷迭代對(duì)不同地形的覆蓋能力，有能力在更多場(chǎng)景落地。
但波士頓動(dòng)力的浮沉，不代表足式機(jī)器人是偽需求。
從需求端看，人類社會(huì)是否有全地形移動(dòng)平臺(tái)的需求？答案是肯定的。
從供給端看，現(xiàn)有技術(shù)尚未能滿足人類的實(shí)際需求，波士頓動(dòng)力等公司通過(guò)技術(shù)的不斷迭代，帶給人們一次又一次對(duì)未來(lái)應(yīng)用的幻想，作為一家成立30年的公司，經(jīng)歷幻想破滅和商業(yè)浮沉是再正常不過(guò)的事。
02.現(xiàn)在是好的切入時(shí)點(diǎn)嗎？
2018年MIT開源事件后，足式機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司如雨后春筍，催生產(chǎn)業(yè)鏈和硬件技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)已趨于成熟，但運(yùn)動(dòng)控制、AI應(yīng)用等軟件層面的核心難題，仍是足式機(jī)器人產(chǎn)品商業(yè)落地的頭號(hào)攔路虎。
運(yùn)動(dòng)控制算法是各家足式機(jī)器人角逐全球首個(gè)全地形移動(dòng)平臺(tái)的關(guān)鍵，原因有二：
?。?）運(yùn)動(dòng)控制能力體現(xiàn)在機(jī)器人的地形適應(yīng)能力、場(chǎng)景覆蓋能力，這是足式機(jī)器人區(qū)別于輪式、履帶式機(jī)器人的最關(guān)鍵能力。
（2）在硬件趨同、供應(yīng)鏈共用的情況下，運(yùn)動(dòng)控制算法是各家機(jī)器人公司的獨(dú)門密器，對(duì)產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)控制能力起決定作用。
優(yōu)異的運(yùn)動(dòng)控制能力是業(yè)內(nèi)極少數(shù)公司才擁有的稀缺品：運(yùn)動(dòng)控制算法涉及多剛體動(dòng)力學(xué)、非線性控制、機(jī)器視覺(jué)等多門前沿學(xué)科，是尚有較多未知領(lǐng)域的半成熟科研產(chǎn)物，波士頓動(dòng)力背后是MIT，ANYbotics背后是ETH Zurich，這不是普通業(yè)界工程師可覆蓋的領(lǐng)域。
舉個(gè)例子：SpotMini一個(gè)簡(jiǎn)單的開門動(dòng)作，展現(xiàn)了波士頓動(dòng)力世界頂級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制能力。每次受力點(diǎn)、重心、力矩都不一樣的，需要一個(gè)接近完美的動(dòng)力學(xué)模型，并實(shí)時(shí)計(jì)算調(diào)整。
03.足式機(jī)器人的商業(yè)化路徑
我們把足式機(jī)器人的商業(yè)化路徑分成三個(gè)時(shí)期：
初期：足式機(jī)器人從工業(yè)巡檢等ToB封閉場(chǎng)景切入，成為應(yīng)用于工業(yè)巡檢的特種機(jī)器人。先解決封閉場(chǎng)景下針對(duì)已知地形的運(yùn)動(dòng)控制能力，再談適應(yīng)不同開放場(chǎng)景未知地形的AI泛化能力。時(shí)至今日，包括波士頓動(dòng)力在內(nèi)的頭部企業(yè)，也仍在工業(yè)巡檢等固定場(chǎng)景下打磨技術(shù)。
中期：足式機(jī)器人從工業(yè)巡檢等場(chǎng)景，逐步延伸至各類ToB半開放、ToC開放場(chǎng)景，例如救災(zāi)、立體物流配送、家庭服務(wù)等。產(chǎn)品定位從特種機(jī)器人，拓展至全地形移動(dòng)平臺(tái)，賦能下游的集成商/應(yīng)用型機(jī)器人公司，合作開拓各類場(chǎng)景。
終局：雙足人形機(jī)器人，足式機(jī)器人將結(jié)合機(jī)械臂，從四足進(jìn)化為雙臂雙足，賦能立體場(chǎng)景。
昆仲由以下兩個(gè)重要結(jié)論，推演得出雙足人形機(jī)器人的終局：
結(jié)論一：足式平臺(tái)是機(jī)械臂應(yīng)用于移動(dòng)平臺(tái)的最優(yōu)選擇
對(duì)足運(yùn)動(dòng)的精準(zhǔn)控制，可改變機(jī)器人重心，顯著提升了機(jī)械臂負(fù)載自重比，從而減少了對(duì)機(jī)械臂的負(fù)載要求，進(jìn)而減輕了平臺(tái)所背負(fù)的機(jī)械臂自重，提升了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力，降低成本。
波士頓動(dòng)力的機(jī)械臂方案，負(fù)載自重比已超過(guò)1（5-8kg自重，負(fù)載10kg），業(yè)界僅此一家。
結(jié)論二：足式機(jī)器人一定會(huì)進(jìn)化為雙足人形機(jī)器人
正如前文所述，機(jī)器人需要去到所有人能去到的場(chǎng)景，才能與人類共生，這是十分明確的產(chǎn)品需求。
與人類相仿的雙足，就是機(jī)器人的終極移動(dòng)形態(tài)。未來(lái)輕量機(jī)械臂+足式移動(dòng)平臺(tái)=可靈活替人的機(jī)器人勞動(dòng)力。
但從技術(shù)供給看，著地的足越少，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制能力的要求越高，因此和人類一樣，機(jī)器人也需要實(shí)現(xiàn)從四足到雙足的進(jìn)化，現(xiàn)階段足式機(jī)器人以四足為主，雙足仍在萌芽期。
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