四足机器人,赛博梦落地第一站
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峰会倒计时1天
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随着ChatGPT的一再引发热议,被认为是其“灵魂载体”的仿生机器人也被推上风口。
仿生机器人包括仿人机器人、四足机器人和科研探索机器人,其中四足机器人的发展较为成熟。在探向更高级的人形机器人前,四足机器人往往会作为其技术与商业化探索的“急先锋”,近来也备受关注。
譬如,近日麻省理工学院(MIT)人工智能实验室开发了能在沙子、砾石、泥土和雪这种真实条件下,学习运球的四足机器人。
此前,国内的追觅科技也发布了仿生四足机器狗Eame One 二代,据报道,Eame One二代升级到了15个自由度,是目前行业内拥有自由度最多的四足机器狗产品,可以爬坡、上楼梯、跨越障碍、以及后空翻和跳舞等高难度动作。云深处也正式发布最新一代灵巧型智能机器狗绝影 Lite3。
事实上,四足机器人不仅能保持“走”、“跑”、“跳”这样单一的运动模态,还能适应各种复杂和危险地形。
而基于四足机器人B端和C端兼具的特性,以及价格的下滑,它们或许很快就能大规模见诸于我们的日常生活中。
那么赛博梦的落入现实,会以四足机器人为切口吗?
四足机器人近年来被不断地扩充想象边界:和特斯拉飙车、挑战梅花桩、与明星同台表演、也能充当电子宠物,甚至进行巡检排爆等工作。从情感价值到工作实用性,四足机器人都有其独特的适用空间。
目前,国内的宇树科技、云深处、蔚蓝科技、哈崎机器人、优必选等专业机器人公司纷纷布局这一赛道。
1、宇树科技
宇树科技2016年成立,2017年正式发布首款产品Laikago。如今,面向消费级市场,宇树科技已推出A1、Go1、犇犇三款四足机器人。A1最大持续奔跑速度达3.3m/s,接近成人慢跑的速度。Go1机器人搭载了智能伴随系统、超感知系统等,最大奔跑速度约4.7m/s,自适应负载能力约3-5Kg,也就是能边陪跑,边为使用者背负部分行李。
而在工业场景,宇树科技则有B1、Aliengo两款产品。B1达到IP68防水等级,持续行走负载为20kg。并具备全天候作业、多维感知、全场景覆盖、强劲算力与精准洞察等特点;在农业、工业领域,以及特定的安防巡检、勘测探索、公共救援等场景有着巨大的应用潜力。
宇树科技B1机器狗
Aliengo能轻松实现快跑、后退跑、左右侧移、原地转弯、匍匐前行、侧滚翻、跳跃、越障、避障、倒地后原地爬起、上下斜坡/台阶等特殊运动形态,最大行走速度超过1.5M/S,负载能力13kg。机身具有良好的抵抗冲击的能力,在碰撞或者摔倒时,能够很好地抵抗冲击力负荷。
2、云深处
成立于2017年的云深处,目前已研发出绝影、绝影X20、绝影Lite3、绝影Mini等四足机器人产品。
绝影可以行走、跑步、奔跑和跳跃,适应台阶、斜坡、障碍、石子路、草地和雪地等复杂地形,还能轻松跃过约40厘米的障碍物,原地起跳高度70厘米,立定跳远距离可达1.5米。
绝影机器人主要可应用于教育科研、安防巡检、特种应用、物流运输四大行业。
在工业领域,四足机器人绝影X20具备全天候作业、强劲负载与扩展空间、自主充电、全场景覆盖、强劲算力与精准感知等特点,能满足变电站、电网、炼化厂区等领域的多变环境和高层级需求。
3、蔚蓝科技
蔚蓝科技创立于2019年, 2020年初,蔚蓝推出阿尔法机器狗C系列和阿尔法机器狗E系列产品。蔚蓝二代阿尔法机器狗最高奔跑速度达到4.15m/s。
2021年,蔚蓝科技发布第五代阿尔法机器狗系列产品。其中,第五代C系列阿尔法机器狗采用AI自主意识和自我学习技术,具有智能巡航和力控牵引功能,支持多款主流激光雷达和机器视觉传感器,以及多种物联网与传感器生态,便于开发者进行二次开发,针对不同应用场景重构应用。
4、德鲁动力
成立于2020年的德鲁动力,前身为2013年成立的成都陌云科技X实验室,主要业务包括人工智能高级感知交互平台开发、机器人智能制造等。
2021年,德鲁动力和美国硅谷山景城创新机器人公司Koda合作研发的KODA智能机器狗亮相。
每个KODA都拥有4个深度相机。其正面还有1个1300万像素的高清摄像头,并在机身上集成了空气质量检测器、触摸传感器、足端传感器、高精度麦克风阵列等设备,让KODA能拥有视觉、听觉、触觉、嗅觉多种感知能力,使其拥有与家庭宠物狗的相匹配的感知能力。同时它头上的液晶显示还能与用户进行情感互动,并在长期交互、完成任务的过程中不断学习成长。
5、哈崎机器人
哈崎机器人成立于2019年末。此前媒体报道,哈崎机器人正在研究智能机器狗新品——铁汪汪。“铁汪汪”主要适用于家庭场景,能上下楼梯、走斜坡、开门、前后空翻;通过结合视觉的实时导航路径规划系统,以及基于预测控制的轨迹追踪,可陪伴用户跑步。
此外,通过融合强化学习、模仿学习以及计算机视觉技术,“铁汪汪”学会模仿现实世界中的动物动作,还能识别目标、听命令、跟随目标移动,和现实中看到的目标进行互动。
6、优必选
优必选科技从2012年创立开始研发人形机器人,其自主研发的大型人形机器人Walker经过几次迭代,已经成功商业化落地。
在2021年的春晚舞台上,优必选新研发的大型四足机器人化身“拓荒牛”,与刘德华等明星同台演出。“拓荒牛”机器人,本体重量60kg,最大负重达到15kg,采用了通用力控关节,同时满足高精度高带宽力矩控制、较大的力矩/质量比。
目前,一些跨界玩家也纷纷进场,例如腾讯的多模态四足机器Max,小米的“铁蛋”、鹏行智能的 “小白龙”智能机器马等。
不过,有行业人士认为,纯四足机器人行业的马太效应开始逐步显现,当市场窗口期过去之后,入局难度会逐步增高。
在技术层面,目前四足机器人存在的主要问题是,在未知的非结构地形条件下,其运动能力的稳定性、负载能力、耐用能力、制造成本、可靠性性,与轮式、履带式机器人相比仍有不足。
解决这一问题的关键,是作为机器人核心部件的关节驱动器。关节驱动器决定了机器人运动的平衡性、稳定性和抗干扰能力,目前仿生机器人的主要驱动方式有三种,一是液压驱动,二是串联弹性驱动,三是半直驱驱动。
液压驱动承载能力强,但噪音很大。串联弹性驱动采用的减速机传动比较大,但它的反向驱动能力不好,而额外增加传感器,又会增加其体积和重量,降低关节动器的功率密度。半直驱驱动,则通过电流环方案实现力控。
云深处 绝影X20
而四足机器人,多被设置成“狗”的形态也与此相关。IEEE专家表示,不同于马的前脚膝部向前、后脚膝部向后的状态,狗的四肢膝部一致向后,这种设计可以帮助“狗”形机器人在执行上楼任务时,拥有一个更大的、能够避免碰撞的腿部活动空间。同时前后腿形态比例相同,也会让机器狗的硬件复制和步态控制更为简单。
此外,“狗”的腿部最后一节长度与高大动物相比非常短,这意味着其有更低的重心、更稳定的形态和活动能力。
可以说,机器狗的形态,实现了低生产成本、高可控性以及在粗糙地形上行走的较强能力,是三者的最佳平衡。
目前来看,四足机器人在B端和C端都有着不同的发展方向。B端的四足机器人,因为能适应不同复杂地形、天气的高机动性和灵活性,能够替代人类在许多特殊而高危环境中完成工作,在农业、工业领域,以及特定的安防巡检、勘测探索、公共救援、军警等场景有着巨大的应有潜力。
但目前工业级四足机器人在全世界范围内都比较稀缺,为解锁更多应用场景,部分企业推出了“四足机器人+手臂”的组合。
宇树科技Z1
例如在进行防爆作业时,排爆技术人员可以带机器狗到排雷区,远程控制机械手臂排爆。在特种工程领域,四足机器人可以进入一些非人进入的场域中,巡检解决一些突发仪器和阀门失控问题。
在C端,四足机器人主要用于陪护和娱乐,应用在个人和家庭智能服务场景中。例如陪伴孩子、送快递以及充当导盲犬等。
另一方面,长期限制仿生机器人人落地的价格问题,在四足机器人身上也被逐渐打破。波士顿动力Spot系列售价为7.5万美元;阿尔法机器狗的售价则为2.7万元;“价格守护者”宇树科技的机器狗Go1仅需1.6万元。近日,云深处发布的绝影 Lite3机器狗,售价为16900元。
此前小米的“铁蛋”直接赔本赚吆喝,以9999元的价格直接击穿四足仿生机器人全行业产品的万元大关,似乎让人们看到了一丝“机器狗进入百姓家”的希望。但“铁蛋”首批只生产了1000台,其中只有700台放在小米社区发售。
不过好消息是,媒体报道,比起持续亏损的波士顿动力,宇树科技起码已经开始盈利。随着成本的持续下降,四足机器人的规模应用,指日可待。
备注:文章图片来源网络往期回顾
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