人形機(jī)器人不做步態(tài)控制的，都是在耍流氓！

　　樂(lè)聚機(jī)器人（以下簡(jiǎn)稱“樂(lè)聚”）創(chuàng)始人兼CTO冷曉琨在接受采訪時(shí)玩笑地表示。

 

　　最近幾年，人形機(jī)器人逐漸進(jìn)入了大眾視野，各種聊天、跳舞機(jī)器人層出不窮，但冷曉琨堅(jiān)信這些功能并非剛需，步態(tài)才是人形機(jī)器人的核心。

 

　　步態(tài)是機(jī)器人行走的基礎(chǔ)。相信大家對(duì)去年一炮走紅的波士頓動(dòng)力Atlas還有印象，憑借超強(qiáng)的平衡感、穩(wěn)健的步伐，Atlas刷新了大家對(duì)機(jī)器人的認(rèn)知，Atlas之所以能夠和人類一樣行走，最核心的因素就是其實(shí)現(xiàn)了極佳的步態(tài)控制。

 

　　國(guó)內(nèi)外做人形機(jī)器人的公司數(shù)不勝數(shù)，但能做出步態(tài)人形機(jī)器人的就寥寥可數(shù)了，國(guó)外的波士頓動(dòng)力Atlas和本田Asimo已經(jīng)是步態(tài)機(jī)器人行業(yè)的標(biāo)桿，與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)也逐漸在這一領(lǐng)域做出了突破，樂(lè)聚就是其中之一。

 

　　樂(lè)聚是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)的博士團(tuán)隊(duì)發(fā)起的人形機(jī)器人的創(chuàng)業(yè)公司，成立于2015年10月份，公司成立之初曾獲得了松禾資本1000萬(wàn)天使投資，2016年底，這家公司獲得了深創(chuàng)投集團(tuán)數(shù)千萬(wàn)pre-A輪投資。

 

　　和其它人形機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司不同的是，樂(lè)聚旗下的機(jī)器人都是以步態(tài)控制為基礎(chǔ)而研發(fā)的。

 

　　我們做人形機(jī)器人的立足點(diǎn)就是步態(tài)。

 

　　冷曉琨告訴記者，目前樂(lè)聚已經(jīng)推出了3款產(chǎn)品，分別是Aelos機(jī)器人、Aelos教育機(jī)器人和Talos機(jī)器人。

 

　　Aelos機(jī)器人是一款具有人形結(jié)構(gòu)和智能交互能力的小型機(jī)器人，定位于家庭陪護(hù)，運(yùn)動(dòng)能力十分突出；

 

　　Aelos教育機(jī)器人是針對(duì)中小學(xué)中推行的STEAM教育推出的產(chǎn)品，主要幫助培育學(xué)生的工程思維和動(dòng)手能力；

 

　　Talos機(jī)器人是一款具有人類結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大運(yùn)動(dòng)能力的大型人形機(jī)器人，定位于服務(wù)機(jī)器人載體，是公司未來(lái)的重點(diǎn)布局方向。

 

　　成立不到兩年，就一躍成為人形機(jī)器人的佼佼者，并且實(shí)現(xiàn)了絕大多數(shù)機(jī)器人公司無(wú)法實(shí)現(xiàn)的步態(tài)控制，樂(lè)聚是如何實(shí)現(xiàn)的呢？帶著這樣的疑問(wèn)，記者采訪了冷曉琨。

 

　　記者：介紹一下團(tuán)隊(duì)情況

 

　　冷曉琨：我們公司成立于2015年，現(xiàn)在有60人的規(guī)模，其中博士學(xué)歷3名，碩士學(xué)歷12名，本科學(xué)歷32人，是一支高學(xué)歷的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)。另外，我們也是一直非常年輕的團(tuán)隊(duì)，平均年齡只有24歲。

 

　　當(dāng)然，我們也不會(huì)閉門造車，公司已經(jīng)和中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)建立起良好的合作關(guān)系。

 

　　記者：市面上的人形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)都很相似，能否解釋其中的原因？

 

　　冷曉琨：事實(shí)上，人形機(jī)器人的骨架都大同小異，我們的骨架就和韓國(guó)Minirobot有點(diǎn)類似。

 

　　這是因?yàn)槿诵螜C(jī)器人普遍都是16自由度，16自由度的分配方案只有一種，至少市面上還只有一種，腿上5個(gè)，胳膊上3個(gè)，每個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的維度是固定的。

 

　　在這樣的結(jié)構(gòu)下，人形機(jī)器人的形態(tài)幾乎都沒(méi)有太大差異。

 

　　記者：樂(lè)聚幾代產(chǎn)品最大的特點(diǎn)是快走，實(shí)現(xiàn)快走的難點(diǎn)在哪？

 

　　冷曉琨：目前，業(yè)內(nèi)很多人形機(jī)器人還不能實(shí)現(xiàn)快走，而機(jī)器人步態(tài)做到快走之后，就會(huì)受到重心的穩(wěn)定性、機(jī)身的質(zhì)量分布、加速度等一系列的影響，這對(duì)模型和算法提出了很高的要求。

 

　　記者：步態(tài)對(duì)人形機(jī)器人有多重要呢？

 

　　冷曉琨：人形機(jī)器人區(qū)別于其他機(jī)器人的最大特點(diǎn)在于雙足結(jié)構(gòu)。機(jī)器人的雙足結(jié)構(gòu)能夠極大的拓展它的應(yīng)用內(nèi)容。現(xiàn)在的人形機(jī)器人普遍存在的問(wèn)題是只能唱歌跳舞，動(dòng)作簡(jiǎn)單。這樣的產(chǎn)品在用戶手中能夠?qū)崿F(xiàn)的內(nèi)容太少，用戶粘度會(huì)較弱。步態(tài)是人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。如果要添加更多吸引用戶的內(nèi)容，例如足球，就必須要保證機(jī)器人在快速運(yùn)動(dòng)時(shí)保持穩(wěn)定，這時(shí)候步態(tài)的重要性就體現(xiàn)出來(lái)了。

 

　　記者：你們是如何做的？

 

　　冷曉琨：Aelos帶有快走模式，相比于市場(chǎng)上其他小型仿人機(jī)器人，Aelos行走速度要快上不少。而提高行走速度和穩(wěn)定性，當(dāng)然不止“快點(diǎn)在地上摩擦、蹭的快”這么簡(jiǎn)單！

 

　　雙足步態(tài)的實(shí)現(xiàn)方式有很多種，從簡(jiǎn)單的靜態(tài)步態(tài)到考慮動(dòng)力學(xué)模型的動(dòng)態(tài)步態(tài)，到更精準(zhǔn)的基于力控制和最優(yōu)化控制等高級(jí)控制方法的需要復(fù)雜計(jì)算的步態(tài)。“快點(diǎn)在地上摩擦、蹭的快”出現(xiàn)在靜態(tài)步態(tài)中，這種情況下，我們不考慮機(jī)器人行走時(shí)具有的瞬時(shí)速度，認(rèn)為機(jī)器人速度較低接近零，此時(shí)只需要保證機(jī)器人重心位于支撐腳腳掌在地面的投影面就行了。這種情況下來(lái)調(diào)試步態(tài)效果，方法就是“調(diào)快一些速度，降低一些抬腳高度，挑幾臺(tái)走的好的演示”。

 

　　動(dòng)態(tài)步態(tài)規(guī)劃出來(lái)之后，雙足機(jī)器人的行走速度、穩(wěn)定性等指標(biāo)，就有了質(zhì)的變化。對(duì)身高接近人類的機(jī)器人，行走速度幾乎能趕上人類的正常行走速度。

 

　　AELOS和TALOS能穩(wěn)定快走的原因，就是我們?cè)诓綉B(tài)規(guī)劃的時(shí)候，考慮了機(jī)器人行走時(shí)的各種動(dòng)力學(xué)參數(shù)，讓其稍微有了一點(diǎn)”健步如飛”的感覺(jué)。

 

　　“明知前有坑，偏往坑上踩”，雖然可能是深坑，我們還是堅(jiān)定地跳進(jìn)去，這是一個(gè)人形機(jī)器人公司的技術(shù)根本。小型雙足機(jī)器人的擬人化步態(tài)，我們正在研發(fā)，下半年會(huì)有一款比較驚艷的產(chǎn)品。

 

　　記者：在人形機(jī)器人的核心部件舵機(jī)上，樂(lè)聚選擇自主研發(fā)還是采購(gòu)？

 

　　冷曉琨：我們的舵機(jī)是自己研發(fā)的，電機(jī)則按照大扭矩、低功耗、高效率的要求定制，是在特性曲線上滿足設(shè)計(jì)要求的定制。此外，減速箱中齒輪都是經(jīng)過(guò)計(jì)算和大量實(shí)驗(yàn)才確定的，也是按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行定制的。

 

　　舵機(jī)控制算法是核心，我們自己的，如果使用市面普通舵機(jī)控制，我們的步態(tài)也很難實(shí)現(xiàn)；舵機(jī)外殼，也是自己開模的，最終由工廠進(jìn)行組裝。

 

　　對(duì)于一個(gè)做產(chǎn)品的公司，采購(gòu)部分配件是件很平常的事情，一個(gè)舵機(jī)有各種組成，我們只需要把握住核心的就好，貪多嚼不爛，這是一個(gè)最基本的常識(shí)。

 

　　記者：關(guān)于PWM舵機(jī)和數(shù)字接口舵機(jī)的選擇，你們是如何考量的？

 

　　冷曉琨：好多人容易把PWM舵機(jī)和模擬舵機(jī)的混在一起，其實(shí)是不一樣的。ALEOS采用的PWM舵機(jī)和數(shù)字舵機(jī)具有一樣的微處理器，是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)PWM和數(shù)字功能的硬件平臺(tái)，區(qū)別只體現(xiàn)在接口方式的選擇上。

 

　　第一代產(chǎn)品選擇PWM舵機(jī)是為了便于調(diào)整步態(tài)算法。PWM接口方式簡(jiǎn)單易用，具有自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，用主控板可以輕易的調(diào)整步態(tài)控制算法，因?yàn)檩敵龅氖敲}寬，可以直接實(shí)現(xiàn)舵機(jī)緩啟動(dòng)參數(shù)調(diào)整，復(fù)雜的速度和位置控制，而且直接多個(gè)舵機(jī)并行控制。

 

　　數(shù)字舵機(jī)通訊基于通訊協(xié)議，而數(shù)字通訊是具有速度和數(shù)據(jù)量瓶頸的。要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的步態(tài)算法，在數(shù)據(jù)量瓶頸下，簡(jiǎn)單的數(shù)字舵機(jī)效果并不優(yōu)于PWM舵機(jī)。對(duì)于數(shù)字舵機(jī)，我們定義不僅是要接口數(shù)字化，而且要智能化，只有將一部分控制功能放在舵機(jī)中，從而減少控制通訊數(shù)據(jù)量后仍然能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的步態(tài)控制，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)的智能化，這才是數(shù)字舵機(jī)優(yōu)勢(shì)所在。

 

　　選擇哪種舵機(jī)并不是看名字多高大上，而應(yīng)該是基于最終產(chǎn)品效果以及用戶的體驗(yàn)。

 

　　記者：產(chǎn)量如何保證？

 

　　冷曉琨：我們的工廠全部在浙江，有指定的外殼、板件和主板廠，也有自己的組裝廠，這些工廠都是十幾年加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的，現(xiàn)在月產(chǎn)量能達(dá)到3000臺(tái)，品質(zhì)也有所保障。

 

　　記者：關(guān)于產(chǎn)品的商業(yè)化，你們是怎么規(guī)劃的？

 

　　冷曉琨：人形機(jī)器人行業(yè)還處于摸索階段，我們先做是希望占據(jù)市場(chǎng)高點(diǎn)。

 

　　樂(lè)聚現(xiàn)在的一大優(yōu)勢(shì)就是走得快，我們現(xiàn)在思考的是怎么利用這一優(yōu)勢(shì)來(lái)和市場(chǎng)結(jié)合，例如踢足球、格斗等競(jìng)技應(yīng)用都是人形機(jī)器人的落地點(diǎn)。

 

　　從目前來(lái)看，有兩條清晰的商業(yè)化線：娛樂(lè)和教育市場(chǎng)，光機(jī)器人教育市場(chǎng)，每年市場(chǎng)容量就有1000億的市場(chǎng)規(guī)模。