這不是拍科幻電影,優必選在 CES 上發佈了一個真·家庭服務機械人

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這不是拍科幻電影,優必選在 CES 上發佈了一個真·家庭服務機械人

這可能是第一個走進你我家裡的大型仿人服務機械人。

2019 年 CES 上,優必選發佈了 Walker 新一代機械人。它身高 1.45 米,體重 77 千克,走起路來四平八穩,還能和人打招呼,科幻感十足。在家裏面,它可以幫忙開關門、拎東西、端茶倒水,還能控制智能家居設備。

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優必選展位
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前後走
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繞圈走
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打招呼

Walker 機械人是優必選「讓機械人走進家庭」願景的主力產品,曾經在 2018 年 CES 上亮相。當時,Walker 還是一個大型雙足機械人,「胸以下全是腿」。

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(從左到右分別是:2017年原型、2018年CES亮相產品、2019年CES發佈產品)

今年亮相的 Walker 新一代,外形上最大的改進是加上了雙臂。這是優必選一開始就規劃好的演進方向。2018年優必選在 CES 上展示 Walker 第一代的時候曾表示:「2018 年會加上手臂,動作複雜度會很高。」

 

(Walker 新一代介紹視頻)

增加雙臂,更人性化

Walker 新一代的雙臂分別有 7 個自由度,可像人的手臂一樣運動。得益於優必選自研的伺服舵機和結構設計,Walker 新一代的單臂伸展時可承受 1.5kg 的重物(拎東西),雙臂伸展時可承受 3kg 的重物(拎東西),雙臂合作下最大可以舉重10kg。

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幫人拎包
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放包
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拿傘

它的手具備 4 個自由度,且具有極高的控制精度,可以彈琴、寫字、畫畫。

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值得一提的是,它的雙臂還有柔順控制特性,感應到外界的對抗力會避讓,受力改變位置後也可自動複位。

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感應到外力會進行避讓
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(手臂受力改變位置可複位)

增進雙臂後,Walker 新一代外觀更加人性化。「機械人具有人形化的外觀非常重要,這是與人類建立情感聯繫的基礎,在此基礎上,那些與人類相同的行為舉止,才能觸發人類的同理心,進而取得彼此的信任。」優必選 CTO 熊友軍告訴 PingWest 品玩,「同時也只有人形機械人才能完全適應人類環境,才能真正無障礙的融入人類生活,包括上下樓梯、過街障礙,或在起居固定的地面行走,而無需專門為機械人去設定一個使用環境。」

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Walker 細節

一個人形機械人的自我修養

優必選告訴 PingWest 品玩,Walker 不是一個概念機械人,將來會真正商業化。對商業化的人形機械人來說,有一個核心零部件叫伺服舵機。這個零件起到控制機械人運動的作用。

熊友軍告訴 PingWest 品玩:「波士頓動力用的是液壓技術,很難商業化和量產。為了實現商業化,優必選選擇了自主研發伺服舵機,不僅可以把成本降下來,還能擁有自己的核心技術。」

2008 年起,優必選就開始研發伺服舵機,在 2012 年取得突破,並在 2018 年全新研發了大力矩伺服舵機。在 CES展示的Walker新一代的軀體里,有從 2.5Nm 到 160Nm 的系列伺服舵機作為驅動單元,速度可以達到 60r/min(60 轉/分鐘),支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。

除了 「伺服舵機」,同樣對人形機械人至關重要的是運動控制。「它決定了機械人如何實現直立行走,能否精準地完成複雜動作,以什麼樣的姿勢行動能最小限度的消耗電量。沒有運動控制算法的人形機械人,就只是個強壯的身體,不會打籃球,踢足球技術也不行。」優必選創始人周劍在媒體報道上表示。

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全身運動控制

在運動控制上,Walker 可以實現:1.在複雜地形靈活行走,2.具備優良的自平衡能力,3.可以實現手眼協調操作, 4.柔性安全交互。

複雜地形靈活行走方面,Walker 通過步態規劃與運動控制,能夠在地毯、地板、大理石等不同材質地面上穩定行走,同時能適應障礙物、斜坡、台階、不平整地面等複雜環境,從而滿足家庭日常場景的使用。

在站立或行走過程中,如果受到外部衝擊擾動或慣性擾動時,Walker 可以通過腿部的柔順控制調整自己的本體位置和姿態,從而可以保持自身平衡。當外部擾動過大,還可以通過調整落足點來獲得平衡。

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手眼協調操作方面,Walker 藉助一對七自由度機械臂,可實現更大的手臂操作空間。並且,通過與自身視覺感知、力感知的配合,Walker 可以獲得外部運動物體的位置及姿態信息,實時地配合運動物體進行相應的操作。

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此外,Walker 還實現了全身柔順控制。當 Walker 受到外部衝擊時,可以使自身不受到傷害。基於全身柔順控制,Walker 的零力模式可以拖動示教,讓機械人學習並完成複雜任務。比如:在零力模式下,人手引導機械人做舞蹈動作,機械人可以學習後復現動作。

對於人形機械人來說,實現零力模式下拖動示教,可以讓他們更快更簡單的學習操作任務,更便捷地服務家庭及商用場景。

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零力模式

能走能動還不夠,機械人還需要一張地圖告訴它,哪裡可以走,哪裡需要避開障礙物。對 Walker 來說, U-SLAM 視覺導航避障就是「地圖生成器」。SLAM(同步定位和地圖構建)技術被稱作機械人的小腦,而 U-SLAM(立體導航避障系統)是優必選的自主研發的系統。

基於 U-SLAM,Walker 可以獲得外界環境中更加豐富的諸如輪廓、顏色、深度等信息,無需在環境中使用標記物等幫助 Walker 進行定位,從而提高了對運動物體的抗干擾能力。

主動避障技術會讓 Walker 在避障時考慮障礙物的運動狀態,同時自身的路徑規劃器會 根據預測的障礙物運動軌跡及已有地圖信息,在時間和空間兩個維度上規划出避障導航的最優路徑。

除了運動能力,Walker 還具備視覺識別和智能交互特性。Walker 可以在複雜背景環境中檢測識別相應的人臉、物體和場景,協助用戶自主控制燈光、電器、插座等常見家庭設備。在 CES 展會上,優必選就展示了通過語音交互讓 Walker 控制廚房上方的燈開關以及開關窗帘。

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Walker 控制窗帘開關

Walker 在家裡可以幹什麼?

上述諸多能力綜合起來,Walker 新一代已經具備了實質落地的條件。優必選計劃先推出 Walker 的科研版本,與全球的科研機構、高校等合作開發,加快人工智能和機械人的發展進程。除了科研開發,未來 Walker 還將在家庭服務、智慧康養、商業服務等場景落地。

在家庭里,Walker 靈活的移動能力,能讓它自由行走,即使遇到樓梯也能暢行無阻。

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增加雙臂後,它可以取放多種物品,比如開關門、拿日常生活用品、拎包、開冰箱取飲料、端茶倒水。

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開門迎接
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開冰箱
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拿可樂
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遞薯片

Walker 也可以作為家庭智能控制中心,幫用戶完成智能家居控制。

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智慧康養方面,Walker 機械人不僅可以為老人提供陪伴和服務,還能幫老人取東西、拎重物、開關門。在康養機構、醫院等應用場景中,Walker 還可以尋訪問診和查房巡邏。值得一提的是,作為大型仿人機械人,Walker 還可以通過領舞跳操幫助老人康健療養。

商業服務領域,Walker 可擔任客服和接待的工作,回答常見問題和指引流程。由於具備人臉識別技術和數字監控系統,它還可自動掃描來訪人員,收集數據並進行分析。

此外,Walker 基於自研的機械人操作系統 ROSA 和 Android 進行開發,具備通用便捷的開發環境。優必選開放了大量的傳感器接口和控制接口,方便第三方科研機構進行開發。並且,優必選還提供了標準硬件平台,讓科研人員專註於軟件算法開發,降低科研入門門檻。

優必選告訴 PingWest 品玩,目前正在加快研發進度,希望能早日把 Walker量產上市。此外,也在測試 5G 通信應用,將來 Walker 在雲計算、IOT(物聯網)、NLP(自然語音交互)等領域都可以切換最新通信技術。

原文 : PingWest

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