新智元報道
編輯：張佳
【新智元導讀】一年一度的科技風向标CES正在如火如荼的進行中，以英特爾、索尼、三星為代表的美、日、韓企業為我們展示了最新技術。而有一家中國公司的機器人現場與觀衆下腰Battle博得陣陣掌聲，這個機器人還會開瓶倒水做家務、寫字作畫練瑜伽，簡直是把科幻片中的場景變成了現實，人類離擁有智能助手的夢想更近了。「福利：今晚7點，微信AI算法專家阙文晖開講“推薦系統架構從0到1”，戳右邊連結上 新智元We站公開課 了解更多！」
今年CES有個展台被圍得水洩不通，人群中不時響起陣陣掌聲。
擠進去一看，有位觀衆竟然在下腰，費了半天力氣還是沒下去。這時候，旁邊的機器人輕松的做了一個教科書式的下腰，讓人驚歎。
和人類PK下腰
原來這個靈活炫酷的機器人是優必選科技的大型仿人服務機器人Walker，它在和觀衆們比賽下腰。
和去年展示的Walker相比，今年Walker的行走步态有了優化更新，行走的狀态更接近人類，同時還提升了最大行走速度，最快可以走超過2公裡一小時！
推小車
隻見它推着滿載食物的小車從等候室走出，放好車後和觀衆們打招呼，并把籃子拿給主持人。整個過程平穩流暢，可見它已經具備了優良的手眼協調抓取和全身協同能力。
随着主持人下達指令：“Walker，來杯可樂。”隻見Walker拿起開瓶器打開一瓶可樂，倒進杯中遞給主人，一氣呵成讓人連連稱贊。
開瓶
倒水
大家不要小看這個倒水的動作。Walker需要使用視覺伺服技術，通過實時識别水杯的位置和姿态，同時還要實時調整手掌的抓取位姿。即便水杯晃動，它也能完成倒水的任務。
緊接着，Walker開始給大家表演節目，今年的Walker會瑜伽了，不僅能金雞獨立，文章開頭提到的完美下腰更是博得了滿堂彩。
Walker展示的瑜伽功能，需要借助它全身的36個高性能伺服關節以及運動控制系統，進而靈活穩定的完成高難度的動作。
“文武雙全”的Walker還會寫字、作畫呢，現場露了一手，讓很多人類朋友都自愧不如。
畫玫瑰
要完成寫字畫畫等精細任務，需要Walker的雙臂具備較高的伺服精度。同時在算法上，還需要完成對字形的線上軌迹規劃，并實作精确的軌迹跟蹤以及力位混合控制。
這個會“十八般武藝”的Walker，真是讓人刮目相看，沒想到身高1.45米的它已經可以獨立完成這麼多事了。相比于去年的首次亮相，今年再次現身的Walker在哪些方面進行了更新呢？
會上下台階會作畫，Walker運動、互動、環境感覺大更新
和一年前的Walker相比，全新的Walker在運動性能、柔性互動、環境感覺等方面進行了算法疊代和功能提升。它不僅有36個高性能伺服關節以及力覺回報系統，還擁有視覺、聽覺和平衡等全方位的感覺系統，結合優必選科技的AI技術，Walker實作了平穩快速的行走和靈活精準的操作，可以輕松應對各種服務場景。
優必選科技Walker機器人2020疊代更新對比視訊
更流暢的運動性能
第一代的Walker是平腳掌行走，即機器人的腳面相對于地面一直是平行狀态，這樣行走方式相對簡單、容易實作，但受限于腿長、關節限位等因素，限制了機器人的行走速度。這一次，Walker進行了“類人步态”的更新，行走時腳踝會翻動、狀态更接近人類，提升了最大行走速度。
此外，擁有靈活雙腿的Walker可以很好的适應複雜地形。比如上下樓梯對很多機器人來講是一大挑戰，而新一代的Walker通過增大關節的運動範圍、更新上樓梯的算法，實作了一秒一個台階的樓梯步态，運動速度上已非常接近于人類速度。加上類人步态的優化引入，也使得上樓梯過程更加自然順暢。
上樓梯
更安全的柔性互動
力控技術是機器人與人和環境安全互動的關鍵技術。為了避免Walker在對外互動時傷到人、周圍環境以及機器人自身，此次Walker加入了力位混合控制方法，能夠精确控制機器人手掌和外界接觸的力的大小，使互動過程更加安全。
去年的Walker可以開門、開冰箱，今年的Walker學會了擦桌子，這一看似簡單的動作中就涉及到力控，通過保持合适的力，Walker既不會損傷自己的手，也不會因為力太小而擦不幹淨桌面。
擦桌子
另一個力控的例子就是寫字、畫畫，這種精細的操作，除了對雙臂有比較高的伺服精度的要求，也對軌迹規劃技術、力位和控制有很高的要求，因為寫字同樣是一個筆跟桌面接觸的過程。
寫字
開頭展示的推小車也是Walker力控好的一個表現。新一代Walker在推車過程中，協同雙臂末端軌迹、足端末端軌迹、機器人質心位置和對小車的作用力，通過算法滿足對地面和小車的同時接觸限制，推動小車按照機器人自主生成的軌迹行走。為了滿足平穩推車的目标，Walker雙臂保持一定柔性，來适應地面和小車的軌迹誤差，保證機械臂和小車之間不會産生異常的作用力。
推小車
更智能的環境感覺
去年的Walker可以往水杯裡倒水，今年的Walker在視覺伺服上做了更新，通過實時識别水杯的位置和姿态，同時還要實時調整手掌的抓取位姿，這樣即便水杯晃動，Walker也可以準确無誤的把水倒入其中。
晃動杯子倒水
更厲害的是，Walker還會智能避障。通過和感覺系統的結合，Walker在執行操作任務的同時，可以自主進行運動規劃，避開環境障礙物及自身關節順利完成任務。
避開障礙物倒水
除了上述三方面的更新，Walker平衡性更厲害了，可以通過靜态平衡控制及全身柔順控制，來更好的協調環境的影響和自身的穩定，確定穩定地完成任務。
靜态平衡控制
此外，Walker的動作模仿也更加自然了，一招一式可以看出已經掌握了精髓：
動作模仿
死磕算法造就十八般武藝，背後的團隊揭秘Walker的“養成記”
今年是Walker參加CES的第三年，從第一年的懵懵懂懂到今日的得心應手，Walker的快速成長離不開它背後整個團隊的支援。
Walker要做到十八般武藝，在技術層面要克服哪些難題？未來的Walker會有哪些殺手锏？我們和Walker的産品負責人聊了聊。
“真的是把Walker當成自己的孩子一樣陪伴， 比如，當它胳膊的行為沒有做到預期的标準，我們就會設計一套算法不斷去測試，像極了家長在教導小孩。” Walker的每一個動作、每一次小小的進步，背後都是一位位研發人員長時間耐心“教導”的結果。
不停留在實驗室，而是在真實環境中驗證算法
今年Walker主要是在軟體算法方面的更新，而挑戰也是來自算法。很多實驗室中的算法能夠在理想的環境下獲得優異的效果，放到實際環境中可能大部分能力無法發揮出來。而機器人要想去完成各種各樣的事情，不能隻是達到70%、80%的成功率就行了，而是要根據需求達到很高的成功率，這對算法的适應性要求非常高。
學術領域的算法一開始隻是搭了一個架構，并沒有在實際環境中使用和測試。無論是圖像、導航還是語音，現在基本上都是以資料來驅動。算法需要在實際工作中進行優化才能落地。
是以，優必選科技對于Walker算法的測試并沒有停留在實驗室，而是把它放到外面各種各樣的真實環境中驗證，并根據擷取的資料提升算法，通過這種方式讓Walker不斷改進。
“這個過程既是開創性的，也是蠻困難的一件事情。”Walker産品負責人舉了個例子：算法要提取Walker身上的很多參數，比如它全身的動力學的參數，同時需要算法去辨識、适應不同機器人上的差異，進而表現出一緻的動作和表現，這是很有挑戰的。
三層研發體系，確定技術落地
一個注重研發的公司才有競争力，而一個能将技術落地的公司才能走得長遠。在研發體系方面，優必選科技已經建構起三層研發體系：
- 第一層是産品團隊，主要負責工程性的工作，讓相關技術在在機器人身上更具備表現力和實用性；
- 第二層，在産品團隊之上，公司有自己的研究院，專注核心技術研發，産品團隊采用的核心技術基本都來自研究院；
- 第三層，在研究院的基礎上，優必選科技還有一個團隊專注于人工智能和機器人更長遠的前沿技術研發。優必選科技與清華大學、華中科技大學、悉尼大學、卡耐基梅隆大學、IEEE等知名高校和研究機構開展了合作。
當上層的研究院有了技術突破，就會往下一層轉移。技術一旦成熟，就會應用到産品。從這個角度看，這三層的研發架構既保證了優必選科技的機器人能夠在學術前沿獲得比較多的技術儲備，又保證了這些技術能夠有順暢的通道落地到産品中。
Walker未來疊代方向：更瘦更聰明
今年的Walker多才多藝，甚至學會了做家務，離成為進入千家萬戶的智能家庭助理更進了一步，那麼未來的Walker還會有哪些變化呢？産品研發團隊表示接下來Walker會朝着四個方面進化：
- 減重。對于身高1.45米的機器人，體重77公斤還是有點“胖”，希望Walker跟人互動的時候可以更輕盈、更安全。
- 提速。和人相比，Walker目前的行走速度還有提升空間，未來會通過提速來提高效率。
- 加智。未來通過提升Walker的智力和推理能力，讓它可以去了解更多的環境和物體，有更“聰明”的導航，能夠和人更好的相處。
- 增穩。Walker要走出實驗室，需要對環境有更強的适應性，長時安全行走在多種類型地面，跟人類互動時更加安全穩定。
接下來，研發人員會進一步增強Walker運動的穩定性、增加Walker任務決策的智能性、并提升它的AI應用水準。
明年的CES，我們一定會看到一個更輕盈靈活、聰明伶俐、能做更多服務工作的Walker。
大型仿人機器人市場迎來中國高端玩家，機器人走進千家萬戶從這裡開始
長久以來，機器人是科幻片必不可少的元素，仿人服務機器人則是每個家庭的終極幻想，而優必選科技的一個重要使命，就是讓這個幻想變為現實。
一提到大型仿人機器人，很多人都會想到美國波士頓動力的Atlas。今年的Atlas甚至能做一套完整的體操動作，相信看過demo視訊的朋友都會覺得很震撼。
但煙花散盡還有一個重要問題：大家什麼時候才能正在見到Atlas？它什麼時候才能走入每個家庭？
其實，早在1992年成立之初，波士頓動力就開始進行Atlas的相關研究了，這兩年憑借接二連三的“病毒視訊”逐漸被大家熟知。但即便是這樣的明星機器人，技術光芒的背後，也面臨如何走出實驗室的困境，至今，我們沒有在公開場合見到過Atlas，更别說和我們互動了。
與隻在demo炫技的波士頓動力不同，優必選科技走的是一條務實的路。作為面向家庭服務的機器人，Walker的使命就是走進千家萬戶、服務千家萬戶。那麼，Walker是如何朝着這一目标行進的呢？
首先，Walker具備了基本的服務能力。
2018年CES，Walker第一代首次亮相時“胸以下全是腿”，當時還沒有增加雙臂，但它已經可以完成走路、踢球、下樓梯等任務。
“能夠操作真實世界的物體，才能對人産生真正的影響”，想要真正進入家庭，機器人一定是需要雙腳來應對複雜環境（樓梯、門檻等）、雙手來與外界互動。而經過一年的優化，2019年CES亮相的Walker有了雙臂，可以完成一些簡單的動作，比如打招呼、遞東西。
再經過一年軟體算法的疊代和硬體的更新，Walker的服務能力不斷提高，端茶倒水擦桌子已經是駕輕就熟，還學會了推車、太極和瑜伽這些高難度動作，上樓梯這種動作也可以完美完成，而且走得更快、反應更靈敏了。
其次，Walker實作了子產品化。能做到單體生産和內建，腿部、臂膀、軀幹都能拆卸組裝，成本可控同時也更友善量産、維護和維修。這無疑會使得新一代Walker更能符合未來市場需求。
最後，Walker已經走出了實驗室。不光在大型展會和活動上能看到Walker，優必選科技也将和高校、科技館、展覽館等展開積極合作。
現如今，已經有越來越多的服務機器人進入銀行、機場、酒店、餐飲等領域，人們也從最開始的觀望到現在的接受、習慣。我們的家庭生活中，也開始頻繁出現機器人産品，比如備受小朋友們喜愛的優必選悟空機器人。而仿人服務機器人進入千家萬戶并非遙不可及，但也不是一蹴而就的事情，現階段首先還是要像Walker這樣要把産品做硬并且落地，之後的事情也就水到渠成了。