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发布于 1月9日

这不是拍科幻电影,优必选在 CES 上发布了一个真·家庭服务机器人

能走能动,会和人打招呼,还不是概念产品。

这可能是第一个走进你我家里的大型仿人服务机器人。

2019 年 CES 上,优必选发布了 Walker 新一代机器人。它身高 1.45 米,体重 77 千克,走起路来四平八稳,还能和人打招呼,科幻感十足。在家里面,它可以帮忙开关门、拎东西、端茶倒水,还能控制智能家居设备。

优必选展位
前后走
绕圈走
打招呼

Walker 机器人是优必选“让机器人走进家庭”愿景的主力产品,曾经在 2018 年 CES 上亮相。当时,Walker 还是一个大型双足机器人,“胸以下全是腿”。

(从左到右分别是:2017年原型、2018年CES亮相产品、2019年CES发布产品)

今年亮相的 Walker 新一代,外形上最大的改进是加上了双臂。这是优必选一开始就规划好的演进方向。2018年优必选在 CES 上展示 Walker 第一代的时候曾表示:“2018 年会加上手臂,动作复杂度会很高。”

(Walker 新一代介绍视频)

增加双臂,更人性化

Walker 新一代的双臂分别有 7 个自由度,可像人的手臂一样运动。得益于优必选自研的伺服舵机和结构设计,Walker 新一代的单臂伸展时可承受 1.5kg 的重物(拎东西),双臂伸展时可承受 3kg 的重物(拎东西),双臂合作下最大可以举重10kg。

帮人拎包
放包
拿伞

它的手具备 4 个自由度,且具有极高的控制精度,可以弹琴、写字、画画。

值得一提的是,它的双臂还有柔顺控制特性,感应到外界的对抗力会避让,受力改变位置后也可自动复位。

感应到外力会进行避让
(手臂受力改变位置可复位)

增进双臂后,Walker 新一代外观更加人性化。“机器人具有人形化的外观非常重要,这是与人类建立情感联系的基础,在此基础上,那些与人类相同的行为举止,才能触发人类的同理心,进而取得彼此的信任。”优必选 CTO 熊友军告诉 PingWest 品玩,“同时也只有人形机器人才能完全适应人类环境,才能真正无障碍的融入人类生活,包括上下楼梯、过街障碍,或在起居固定的地面行走,而无需专门为机器人去设定一个使用环境。”

Walker 细节

一个人形机器人的自我修养

优必选告诉 PingWest 品玩,Walker 不是一个概念机器人,将来会真正商业化。对商业化的人形机器人来说,有一个核心零部件叫伺服舵机。这个零件起到控制机器人运动的作用。

熊友军告诉 PingWest 品玩:“波士顿动力用的是液压技术,很难商业化和量产。为了实现商业化,优必选选择了自主研发伺服舵机,不仅可以把成本降下来,还能拥有自己的核心技术。”

2008 年起,优必选就开始研发伺服舵机,在 2012 年取得突破,并在 2018 年全新研发了大力矩伺服舵机。在 CES展示的Walker新一代的躯体里,有从 2.5Nm 到 160Nm 的系列伺服舵机作为驱动单元,速度可以达到 60r/min(60 转/分钟),支持位置模式、速度模式和力矩模式三种控制方式。

除了 “伺服舵机”,同样对人形机器人至关重要的是运动控制。“它决定了机器人如何实现直立行走,能否精准地完成复杂动作,以什么样的姿势行动能最小限度的消耗电量。没有运动控制算法的人形机器人,就只是个强壮的身体,不会打篮球,踢足球技术也不行。”优必选创始人周剑在媒体报道上表示。

全身运动控制

在运动控制上,Walker 可以实现:1.在复杂地形灵活行走,2.具备优良的自平衡能力,3.可以实现手眼协调操作, 4.柔性安全交互。

复杂地形灵活行走方面,Walker 通过步态规划与运动控制,能够在地毯、地板、大理石等不同材质地面上稳定行走,同时能适应障碍物、斜坡、台阶、不平整地面等复杂环境,从而满足家庭日常场景的使用。

在站立或行走过程中,如果受到外部冲击扰动或惯性扰动时,Walker 可以通过腿部的柔顺控制调整自己的本体位置和姿态,从而可以保持自身平衡。当外部扰动过大,还可以通过调整落足点来获得平衡。

手眼协调操作方面,Walker 借助一对七自由度机械臂,可实现更大的手臂操作空间。并且,通过与自身视觉感知、力感知的配合,Walker 可以获得外部运动物体的位置及姿态信息,实时地配合运动物体进行相应的操作。

此外,Walker 还实现了全身柔顺控制。当 Walker 受到外部冲击时,可以使自身不受到伤害。基于全身柔顺控制,Walker 的零力模式可以拖动示教,让机器人学习并完成复杂任务。比如:在零力模式下,人手引导机器人做舞蹈动作,机器人可以学习后复现动作。

对于人形机器人来说,实现零力模式下拖动示教,可以让他们更快更简单的学习操作任务,更便捷地服务家庭及商用场景。

零力模式

能走能动还不够,机器人还需要一张地图告诉它,哪里可以走,哪里需要避开障碍物。对 Walker 来说, U-SLAM 视觉导航避障就是“地图生成器”。SLAM(同步定位和地图构建)技术被称作机器人的小脑,而 U-SLAM(立体导航避障系统)是优必选的自主研发的系统。

基于 U-SLAM,Walker 可以获得外界环境中更加丰富的诸如轮廓、颜色、深度等信息,无需在环境中使用标记物等帮助 Walker 进行定位,从而提高了对运动物体的抗干扰能力。

主动避障技术会让 Walker 在避障时考虑障碍物的运动状态,同时自身的路径规划器会 根据预测的障碍物运动轨迹及已有地图信息,在时间和空间两个维度上规划出避障导航的最优路径。

除了运动能力,Walker 还具备视觉识别和智能交互特性。Walker 可以在复杂背景环境中检测识别相应的人脸、物体和场景,协助用户自主控制灯光、电器、插座等常见家庭设备。在 CES 展会上,优必选就展示了通过语音交互让 Walker 控制厨房上方的灯开关以及开关窗帘。

Walker 控制窗帘开关

Walker 在家里可以干什么?

上述诸多能力综合起来,Walker 新一代已经具备了实质落地的条件。优必选计划先推出 Walker 的科研版本,与全球的科研机构、高校等合作开发,加快人工智能和机器人的发展进程。除了科研开发,未来 Walker 还将在家庭服务、智慧康养、商业服务等场景落地。

在家庭里,Walker 灵活的移动能力,能让它自由行走,即使遇到楼梯也能畅行无阻。

增加双臂后,它可以取放多种物品,比如开关门、拿日常生活用品、拎包、开冰箱取饮料、端茶倒水。

开门迎接
开冰箱
拿可乐
递薯片

Walker 也可以作为家庭智能控制中心,帮用户完成智能家居控制。

智慧康养方面,Walker 机器人不仅可以为老人提供陪伴和服务,还能帮老人取东西、拎重物、开关门。在康养机构、医院等应用场景中,Walker 还可以寻访问诊和查房巡逻。值得一提的是,作为大型仿人机器人,Walker 还可以通过领舞跳操帮助老人康健疗养。

商业服务领域,Walker 可担任客服和接待的工作,回答常见问题和指引流程。由于具备人脸识别技术和数字监控系统,它还可自动扫描来访人员,收集数据并进行分析。

此外,Walker 基于自研的机器人操作系统 ROSA 和 Android 进行开发,具备通用便捷的开发环境。优必选开放了大量的传感器接口和控制接口,方便第三方科研机构进行开发。并且,优必选还提供了标准硬件平台,让科研人员专注于软件算法开发,降低科研入门门槛。

优必选告诉 PingWest 品玩,目前正在加快研发进度,希望能早日把 Walker量产上市。此外,也在测试 5G 通信应用,将来 Walker 在云计算、IOT(物联网)、NLP(自然语音交互)等领域都可以切换最新通信技术。

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