今年央視春晚的創(chuàng)意擔當，給了這個1歲的”拓荒牛”機器人

十三 2021-02-11 21:40:42 來源：量子位

金磊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

一家科技企業(yè)的智能機器人，竟悄然成為了春晚保留的科技節(jié)目。

而且還是央視春晚欽點的那種。

牛年來臨之際，一群來自深圳的“拓荒?！彼淖銠C器人，便登上了春節(jié)聯(lián)歡晚會的舞臺，與劉德華、王一博、關(guān)曉彤一起表演了創(chuàng)意節(jié)目《牛起來》，這也是它們在全國人民前的首次亮相。

來欣賞一下它們“旋轉(zhuǎn)，跳躍，我不停歇”的曼妙舞姿。

而制造這些“拓荒?！彼淖銠C器人的公司優(yōu)必選科技，已經(jīng)是第四次登上春晚舞臺。

眾所周知，央視春晚導(dǎo)演組對于節(jié)目的要求極高，質(zhì)量把控也是極為嚴格。這家企業(yè)的機器人為什么會如此受到春晚青睞？

能上春晚的機器人，擁有怎樣的“功底”？

作為登上春晚的 “演員”，外在形象必須過關(guān)。

本次登場的“拓荒?！彼淖銠C器人，站立身高83cm，自重60kg，負載15kg，以深圳特區(qū)“拓荒?！睘樵O(shè)計原型，身著中國紅及祥云圖案，加上炫彩燈光條，在融合傳統(tǒng)元素的同時，還呈現(xiàn)出酷炫的科技感。

昂首挺胸，奮蹄向前的“拓荒牛”四足機器人，“牛氣沖天”勢不可擋。其背后蘊含了一系列優(yōu)必選科技自主研發(fā)的硬核技術(shù)：高性能實時主控系統(tǒng)、力控伺服驅(qū)動器、全動力學(xué)優(yōu)化算法、激光雷達定位導(dǎo)航算法……其中涉及的申請專利超2500件。

再來欣賞下“演員們”的舞姿。

無論是點頭，還是扭肩，動作連貫得可謂是一氣呵成。

伴著節(jié)奏感十足的音樂，嗯！是有種“左手畫個龍，右手畫彩虹”的魔性感了。

教人類舞蹈初學(xué)者尚且不是一件容易的事，畢竟“臺上一分鐘，臺下十年功”。

這些機器人又是如何做到如此“整齊劃一”的呢？

主要難點有二。

難點一：力控關(guān)節(jié)

要具備優(yōu)美、連貫的肢體表現(xiàn)力，關(guān)節(jié)的靈活運用起到了關(guān)鍵的作用。

“拓荒?！睓C器人能夠做出高難度動作，也是歸功于此——共有16個自由度：

• 每條腿3個自由度（共計12個）
• 頭部3個自由度
• 尾巴1個自由度

在擁有如此多的自由度下，能讓“關(guān)節(jié)”精準地輸出位置和力矩，力控伺服驅(qū)動器?便是核心。

簡單來說，就是機器人身上的每個伺服驅(qū)動器，在接收到指令之后會做到實時響應(yīng)；多個伺服驅(qū)動器“協(xié)同運行”，便可以讓機器人靈活運動起來了。

從硬件構(gòu)成來看，伺服驅(qū)動器主要包括了電機、減速器、碼盤和力矩反饋單元等。

而這次針對“拓荒?！钡谋硌萑蝿?wù)，對伺服驅(qū)動器各個硬件的選型，也成為了一個重要的問題。

為此，優(yōu)必選科技利用正反驅(qū)固有頻率匹配和慣量匹配的方法，解決了這一問題。

值得一提的是，這是優(yōu)必選科技在去年10月才剛剛研發(fā)出來的兩款力控關(guān)節(jié)。與現(xiàn)有四足機器人產(chǎn)品不同，“拓荒?！彼淖銠C器人采用通用力控關(guān)節(jié)，同時滿足高精度高帶寬力矩控制、較大的力矩/質(zhì)量比，未來能夠在優(yōu)必選其它機器人產(chǎn)品上作為腿部和手臂關(guān)節(jié)使用。

難點二：步態(tài)算法和定位算法

從舞臺上“拓荒牛”的表演中不難看出，大型四足機器人在臺上不僅要快速行進，而且還要完成高難度動作，這就需要高動態(tài)運動控制算法，來實現(xiàn)給定軌跡的跟蹤。

得益于優(yōu)必選科技早前對大型仿人服務(wù)機器人Walker的研發(fā)基礎(chǔ)，即“基于優(yōu)化的全身運動控制”算法軟件庫，使得此次對于“拓荒牛”機器人的算法研發(fā)工作，并不是“從0到1”的過程。

工程師在Walker的動力學(xué)模型基礎(chǔ)上，替換為適用于四足機器人的模型。

△ 優(yōu)必選“拓荒牛”四足機器人

除此之外，還根據(jù)舞蹈的動作命令，利用軟件庫實時求解出各個關(guān)節(jié)所需要的力矩。

定位也是算法層面的另一個難題，畢竟人類演員彩排時，對演員舞臺的“定位”也是非常重視的。

為此，工程師們針對舞臺現(xiàn)場的特點，優(yōu)化了激光雷達建圖定位算法，建立了舞臺的3D地圖，解決了這一問題。

與此同時，在高性能算力的支持下，這些復(fù)雜的算法能夠控制在1kHZ下實時完成。

除了上述的兩個難點之外，還有一個“隱形”的困難，那就是時間。

優(yōu)必選科技2020年初開始研發(fā)四足機器人，在2020年底收到央視牛年春晚導(dǎo)演組對于大型仿生牛四足機器人的需求，約20名軟硬件技術(shù)研發(fā)工程師，在不到三個月的時間內(nèi)攻克了多項技術(shù)難點。

能夠在如此之短的時間里，滿足春晚導(dǎo)演組的高要求，原因很簡單：

是“老司機”了！

這不僅僅歸功于技術(shù)層面的積淀，還受益于多次亮相春晚積累的經(jīng)驗。

在2016年春晚上，540臺Alpha機器人帶來了集體舞蹈表演，星際既視感滿滿。

2018年，優(yōu)必選科技又派出狗年特別版機器人Jimu汪汪組隊“熱舞天團”。

2019年，優(yōu)必選科技6臺大型仿人服務(wù)機器人Walker，與演員同臺表演歌舞《青春暢想》。

但對于智能機器人來說，只會“演出”，其實是遠遠不夠的。

舞臺之下，智能機器人的高光時刻

機器人技術(shù)作為20世紀人類最重要的發(fā)明之一，其初衷應(yīng)當是不變的，即服務(wù)于人、提高效率。

真正屬于它們的高光時刻，應(yīng)該體現(xiàn)在為人類提供服務(wù)。

從整個行業(yè)來看，我國機器人主要分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人。

△ 數(shù)據(jù)源：中智科博，2020年6月

目前，占比最大的還是工業(yè)機器人，為84%；其次是服務(wù)機器人和特種機器人，占比分別是11%和5%。

對于四足機器人的應(yīng)用，優(yōu)必選科技表示，目前還處于研發(fā)階段，未來可以在人工智能和機器人科研教育、商業(yè)服務(wù)、安防巡檢等領(lǐng)域落地應(yīng)用，與公司其它機器人一起，為各行各業(yè)提供智能化的服務(wù)，實現(xiàn)“讓智能機器人走進千家萬戶”的使命。

無論是四足機器人“拓荒牛”、大型仿人服務(wù)機器人“Walker”亦或是編程教育機器人“Jimu汪汪”等，在春晚上亮相，不僅提供了一場科技的“視覺盛宴”，同時也讓過去看起來遙不可及的智能機器人走入大眾視野。

這也同時反映出，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能機器人更是從工業(yè)界開始逐漸步入人類的日常生活，尤其是在疫情期間。

過去一年，中國的科技抗疫經(jīng)驗為全球抗疫斗爭注入信心。從疫苗、檢測試劑的研制，到人工智能、機器人、5G 技術(shù)等前沿技術(shù)的實踐應(yīng)用，中國創(chuàng)新科技為疫情防控提供了有力的支撐。

而智能機器人成為抗疫過程落地最快、應(yīng)用最廣的AI應(yīng)用。

在醫(yī)院等應(yīng)用場景中，智能機器人可以提供口罩檢測、測溫、消毒等服務(wù)，大大降低人類感染病毒的概率。

科技抗疫的背景下，“無接觸式”需求的萌生，讓智能機器人的價值得到了最大化的體現(xiàn)。

中國的人工智能機器人企業(yè)不僅在國內(nèi)展開抗疫行動，還將中國智慧帶到海外，助力全球抗疫。

例如優(yōu)必選科技在去年馳援了包括韓國、日本、比利時、西班牙、沙特、迪拜、幾內(nèi)亞等在內(nèi)的14個海外國家和地區(qū)，防疫機器人提供無接觸測溫、導(dǎo)診咨詢、口罩檢測等功能，覆蓋9大高危場景。其最新研發(fā)的紫外線消毒機器人ADIBOT凈巡士，近期也在美國特拉華州的學(xué)校應(yīng)用，進行精準消毒，保障校園安全。

這些智能機器人，在關(guān)鍵時期承擔了高風(fēng)險“重擔”，成為抗疫期間的科技助手。

而 “疫情”之后，如何持久地推動智能機器人落地成為考驗機器人企業(yè)的關(guān)鍵問題。

因此，如何更全面、更實際、更深入地去落地，是整個行業(yè)最為關(guān)注的話題。

智能機器人這條路，接下來該怎么走？

智能機器人除了在抗疫期間發(fā)揮重要作用外，其實，很早便在其他各種領(lǐng)域有所應(yīng)用。

例如我們可以在城市規(guī)劃館、政務(wù)展廳、黨建中心等場景中見到智能機器人的身影。

△ 優(yōu)必選Cruzr（克魯澤）在嘉善新城規(guī)劃館擔任智慧導(dǎo)覽員

雖然智能機器人的發(fā)展已然有了“百花齊放”的趨勢，但這種發(fā)展模式是否正確？還是更應(yīng)該聚焦在某個關(guān)鍵領(lǐng)域？

對此，優(yōu)必選科技創(chuàng)始人、董事長兼CEO周劍表示：

目前人工智能和機器人還處于初級的階段。在這個情況之下，每家公司都在探索新的市場，沒有一個標桿可供參考，完全靠自己摸著石頭過河，所以任何領(lǐng)域有需求時，我都得去主動接觸，如果這個需求可以承接，并且有機會繼續(xù)深入，直到把垂直領(lǐng)域全部吃透，才有大概率形成一款客戶剛需的產(chǎn)品。

但好在我們目前在不斷地聚焦，經(jīng)過了大概十幾個行業(yè)的不斷探索之后，我們會聚焦 2 到 3 個或者 3 到 4 個行業(yè)應(yīng)用場景。這就是我們公司目前正在做的事情。

如果把公司的核心技術(shù)比作一條河流，沿著它，有些地域能夠孕育生命，而后逐步發(fā)展壯大成文明。

人工智能教育，便是優(yōu)必選科技成功探索的領(lǐng)域之一。

憑借雄厚科技實力及教研資源，優(yōu)必選科技推出了基礎(chǔ)教育校內(nèi)、基礎(chǔ)教育校外、高校教育三大教育解決方案，探索專業(yè)的人工智能教育。

具體而言，包含了人工智能課程、師資培訓(xùn)、活動競賽、空間建設(shè)、軟件平臺等內(nèi)容。

目前，優(yōu)必選AI教育業(yè)務(wù)所覆蓋的國家多達40個，有約150萬名學(xué)生通過它來學(xué)習(xí)AI。

• 在國內(nèi)，2020年年初，優(yōu)必選科技人工智能教育落地山東濰坊44所中小學(xué)。
• 同年6月起 ，優(yōu)必選科技與余杭區(qū)教育局合作，為全區(qū)96所中小學(xué)、約33000余名中小學(xué)生提供AI課程、競賽、實踐等學(xué)習(xí)機會。
• 同年7月起，優(yōu)必選科技為廈門市100所學(xué)校，提供一整套涵蓋小學(xué)、初中、高中各年齡階段的人工智能教育解決方案。

△優(yōu)必選科技聯(lián)合余杭區(qū)教育局落地人工智能教育項目

而且在“新基建”的大勢之下，人工智能行業(yè)的發(fā)展，需要的不僅僅是資金、技術(shù)的投入，還需要人才的投入。

行業(yè)專家指出，培養(yǎng)人工智能人才的戰(zhàn)略任務(wù)肯定要由教育來承擔，這是新基建機遇下賦予教育的重要使命，人工智能教育是新基建的基石。

不難看出，無論是立足整個智能機器人行業(yè)的發(fā)展，還是具體到人工智能教育領(lǐng)域，優(yōu)必選科技選擇的都是以智能機器人為載體，人工智能技術(shù)為核心，深入行業(yè)的打法。

基于這樣的戰(zhàn)略，除了人工智能教育，優(yōu)必選科技還在智慧物流和智慧康養(yǎng)等領(lǐng)域進行布局。

或許，這正是央視春晚4次“點名”優(yōu)必選科技的原因。

亮相央視春晚的背后，不僅體現(xiàn)了技術(shù)實力，還折射出以優(yōu)必選科技為代表的中國企業(yè)，在堅持核心技術(shù)自主研發(fā)的前提下，成功探索出智能機器人落地應(yīng)用的發(fā)展之路。未來，將有越來越多的中國科技企業(yè)憑借開拓創(chuàng)新跑出“加速度”，構(gòu)建以技術(shù)為核心的全球競爭力。