这家致力于开发仿人机器人的公司，正在打造中国版 ASIMO

这家成立于 2015 年的公司，利用两年的时间研发了三代仿人机器人。与其他已经实现量产的服务机器人不同，钢铁侠重点研发大型双足仿人机器人的本体、「运动脑」以及核心零部件。钢铁侠科技联合创始人庄园称：「如果把 AI 比作机器人的大脑，目前我们正在研发的机器人运动控制系统相当于机器人的小脑。」

撰文 | 项文虎

在 2017 世界机器人博览会现场，你或许会发现大部分服务机器人的形态都是类似的，通用的移动底盘加上显示屏是最常见的组合。当展台之间有一定的高差时，工作人员就会「协助」机器人跨越障碍。

序厅入口处的第一个展台却有三台另类的机器人，它们高 1.37 米，与正常的人类一样拥有两条腿，可以执行行走、舞蹈等任务。当机器人开始挥手表演时，总会吸引大量的人群围观。

这三台机器人来自北京钢铁侠科技，这家成立于 2015 年的公司，利用两年的时间研发了三代仿人机器人。与其他已经实现量产的服务机器人不同，钢铁侠重点研发大型双足仿人机器人的本体、「运动脑」以及核心零部件。

钢铁侠科技联合创始人庄园称：「如果把 AI 比作机器人的大脑，目前我们正在研发的机器人运动控制系统相当于机器人的小脑。」

瞄准双足机器人控制系统

与无人车类似，仿人机器人也是一个复杂的系统，应当具备感知、交互、决策、控制等功能。在感知和交互层面，目前已经有大量的商业公司和高校团队在做 SLAM、语音识别等技术的研究，成果显著。这些研究也构成了现在服务机器人的基础，但由于双足机器人在运动控制和稳定性方面仍有很大的技术障碍，所以轮式机器人成为了目前市场的主流。

实际上，双足机器人在运动状态下的平衡及稳定性一直是业界的难题之一，即使在目前的 DARPA 机器人挑战赛中，仍有不少机器人会在碰到障碍物时摔倒。因此，商业化前景也不甚明朗。

但对于许多高校科研机构来说，他们迫切需要一个机器人的实验平台。目前，要么花费巨款购买国外的机器人，要么花费长时间研发自己的机器人，但门槛一直很高。「例如，Atlas 售价超过 200 万美元，但在国内依然无法买到。」钢铁侠创始人张锐表示。

「做机器人开发没有机器人本体，类似 iOS 开发没有 iphone 。」庄园说，「我们希望能够打造这样一个平台。」由此，钢铁侠选择了切入高校、科研院所、科技馆等场景，为其提供科研平台，降低研究的门槛。据了解，目前钢铁侠已获得多个意向订单。随着技术的升级以及成本的降低，将吸引更多的高校进行采购。

齐备的技术人员及其科研项目经验，构成了钢铁侠研发能力的底座。在 2015 年创业之前，张锐曾在北航无人机所、中科院自动化所、中国航天院工作，参与过嫦娥卫星、军用无人机等科研项目。研发团队也主要由曾工作于中国科学院、航空航天院所以及外企的资深工程师构成。目前，团队分为硬件组、机械组、平台组、软件组和设计组，共二十多人的规模。

2016 年 3 月，钢铁侠的第一代原型机研发成功，实现了智能行走。同年 7 月，中国工程院院士、解放军总装备部少将李德毅院士在考察钢铁侠科技后，成立了院士专家工作站，同时表示：「这种机器人在人机交互和复杂地形的适应方面有天然优势。如果运动平衡问题解决得好，再用人工智能技术当大脑，仿人机器人将具备广阔的应用场景和巨大的商业化价值。」

在软件算法和控制程序上，张锐团队吸收了李德毅的建议，加入「运动脑」概念。根据张锐的介绍，运动脑是基于机器人的形态，然后结合正逆向运动学、动力学以及人工智能技术，让机器人具有自主运动能力的一套决策系统。一般来说人的运动平衡主要是小脑在负责一些平衡，大脑一部分也来负责运动的一些决策，在机器人的运动决策里，钢铁侠把类似人的小脑和大脑中负责运动控制的部分紧密结合，构成功能体。

操作系统方面，由于机器人本体上分布有大量传感器、电机、控制器等，需要一套通信机制，因此钢铁侠科技采用了机器人专用操作系统 ROS，并对系统内核做了大幅优化，在相关驱动、工具上做了修改，使之更适合 ART 机器人。

在硬件本体层面，钢铁侠科技采用自主研发的姿态传感器、力矩反馈传感器、避障传感器，配合摄像头及力觉模块，可以实现机器人自主导航和步态规划。

由于一般工业机械臂只有 7 个自由度，而钢铁侠机器人有 36 个自由度，这也意味着机器人的实时性、稳定性是研发的一个重点。在针对通信、控制方面的相关问题，钢铁侠科技对 ROS 的实时性做了大量优化，采用自主设计的 ARTNET 通信网络，解决了复杂通信的问题，使之更适合 ART 机器人的动态响应。在算法执行层面，钢铁侠科技采用自主研发的驱动器和控制器，有效增加机器人的整体响应效果。

人形机器人的商业化挑战

服务机器人的概念广泛，包括个人、家用机器人和专业服务机器人。它们一般拥有视觉、语音等传感器，从而感知周边的环境，实现信息交互通能。典型的家用机器人就是扫地机器人。机器人形状百态，造型随着特定的功能和用途而设定，并非通常人们印象中的「机器人」概念。目前轮式、双足机器人解决了不同问题。庄园认为，以后的机器人只有两种形态，一种是类似 ASIMO 服务人类的，另一种是路上的无人车，无人车主要解决了交通运输出行的需求，其他的服务都可以用这种机器人代替。

在钢铁侠的设想中，未来的人形机器人能够覆盖娱乐、陪伴、教育等智能服务。这种人形机器人更类似于日本本田的 ASIMO ，目前的 ASIMO 不但能跑能走、上下阶梯，还会踢足球和开瓶倒茶倒水，动作十分灵巧。相比于带有强烈军工色彩的波士顿动力，ASIMO 也更适用于日常的智能服务。

但人形机器人是否有开发必要，有一定的争论。今年 8 月初，李开复就有提及：「机器人应以实用为主，人形机器人难以盛行于世。」因为以现在的技术制造它们太难了，即使造出来了恐怕也难以达到人类的期望值。

不过，软银收购波士顿动力的背后，是孙正义的认同和支持，他认为机器人、人工智能、物联网等将是变革人类未来的重大技术，在信息革命的下一个阶段，机器人将是核心驱动力之一，「 Marc Reibert 和他的波士顿动力团队绝对是高等机器人研发领域的先驱」。在这个理念之下，软银集团还斥巨资收购了法国仿人机器人公司 Aldebaran Robotics、日本双足机器人公司 Schaft，加强在双足大仿人机器人方面的战略布局。

「如果只要做特定的某个任务，确实没必要做人形机器人，比如说物流的 AGV 用轮式机器人就可以，工业有机器臂就可以。」庄园认为，「人形机器人最大的应用场景，是在人工智能成熟之后，可以作为一个更广义、更通用的平台。」另一方面，在机器人产业化早期阶段，会存在多种产品形态并存的局面，由于技术门槛较低，大多数厂家会集中在轮式机器人的竞争。随着腿式机器人技术积累、更适合与人互动和愈发广泛地应用，腿式机器人所占比例会不断增加。

无法回避的是，这个过渡期仍然漫长。谷歌的放弃，正是因为波士顿动力需要很长的时间跨越技术难关，但一直没有商业化的路径。由于足式机器人高昂的成本，续航时间不足等问题，很难进入进入商业市场。所以目前低门槛的轮式、履带式机器人也成为了厂家所选择的主流形式。

相比于较为成熟的 ASIMO，庄园认为，国内的产品在步态算法方面还有很大的差距，其中很大的原因在于人才的匮乏。「中国有机会做仿人机器人算法研究的人不会超过两位数，每年培养的博士不会超过五个人。研究这种机器人的门槛太高了，但日本美国的高校研究的人多很多，成百上千。」庄园说。

世界机器人大会上，钢铁侠展出了第三代机器人 ART-2 。相比于第二代机器人，它模块化的外形更具整体感，同时还增加了十指灵巧手，对机械电子设计方案、电机驱动性能和「运动脑」等方面做出了优化提升。在未来，钢铁侠将专注于双足大仿人机器人的本体设计、仿真环境开发，以及运动控制算法设计，积极通过与高校的合作，加速算法的创新，从而增强机器人的稳定性。目前，钢铁侠并不急于具体应用场景的开发，「中国真正缺的是比较好的机器人平台以及机器人控制系统，我们想在这方面把它做深。」