投资动辄过亿,企业纷纷入局,四足机器人的魅力究竟在哪里?

百家 作者:大数据文摘 2021-08-22 22:45:15 阅读:275
大数据文摘授权转载自机器人大讲堂

2021年春晚,宇树科技的机器狗在舞台上站起来拜年要红包的情景让大家倍感新奇,没想到一只机器狗居然可以站立拜年!

2021年春晚刚过不久,腾讯Robotics  X实验室推出其第一款从软件到硬件都完全自主研发的四足机器人——多模态四足机器狗Max。

比宇树科技的春晚拜年狗更加令人惊奇的是机器狗Max不仅能实现站立拜年,站立之后居然还能依靠其肘部的滑轮实现直立前进,且行进速度还挺快。在平坦的地面上,依靠肘部的四个轮子,机器狗Max的最高速度可达25km/h。

机器狗Max的这个变形属实让大家惊讶了一把,网友纷纷吐槽:一只机器狗居然有轮子,不仅能把腿收起来像汽车一样跑,还能两脚着地站着跑!属实有点魔幻过头!好家伙这是造机器狗还是造变形金刚呀!


网友的吐槽显示了大家对腾讯Robotics  X实验室推出的机器狗Max变形功能的调侃和震惊,但另一方面也侧面反映出一个问题那就是:加了轮子的四足机器人到底还是不是四足机器人?当四足机器人站起来用双足行走时到底该称之为四足机器人还是双足机器人?

四足机器人过去与现状?

大家普遍认为外形与四足动物相似,拥有四条腿,可以实现自主行走的机器人就是四足机器人。四足机器人的研究早在上个世纪就开始了,麻省理工学院的 M. Raibert 1986年开发出第一台能够行走和奔跑且完全动态稳定的四足机器人并于1992年成立美国波士顿动力公司,为美国国防部和陆军设计大型四足机器人。

而后,日本的本田、丰田、索尼等汽车和电子巨头也纷纷成立研究足式机器人的部门。中国研究四足机器人的起步时间较晚,直到2010年才研制成功国内第一台液压驱动四足仿生机器人。

但中国四足机器人发展较快,目前已有宇树科技、云深处、蔚蓝等多家国际知名品牌。腾讯、小米等国内知名巨头企业也开始涉足四足机器人研发,前不久,小米还发布了新品四足机器狗“铁蛋”。

四足机器人研究为什么受企业欢迎?

足类机器人有六足机器人、四足机器人、双足机器人,尤其是六足机器人在稳定性上更强,为什么无论是国内还是国外大多数公司仍是以研究四足机器人为主呢?

相较于四足机器人而言,其实六足机器人更简单,具有更高的稳定性。但与大型六足机器人相比履带式比六足更有优势。由于六足机器人的外形限制,只能制作小型,其应用场景也就因此有了诸多要求,大规模商业化可能性不高。而双足机器人则在平衡性方面要求较高,目前各项技术也尚未成熟,仍有很长一段路需要走。

四足机器人可以看做是从六足到双足机器人的过渡阶段。四足机器人稳定性强能适应不同地形且灵活机动,外形可大可小,应用场景更为广泛;经过近60年的发展已经完成了从概念向理论样机、实验样机、物理样机的转变;部分机器狗公司已经开始商业化,嗅觉灵敏的商家开始察觉到赚钱的商机,各项原因的综合作用下,许多全球知名企业开始入局四足机器人行业,发布新品四足机器人。

无论国内还是国外,大部分企业入局四足机器人行业都是从机器狗开始的。一部分是因为波士顿动力、MIT等技术较为成熟的公司和团队为定义市场逐渐开源运行代码降低了机器狗的准入门槛;另一部分则大概是因为狗作为所有动物中最为常见的人类陪伴伙伴,其与人们的日常生活有着密切的联系,从机器狗切入,可以迅速拉近四足机器人与人之间的距离,让人们能较快在心理上接受。一个狗几十万人民币的波士顿动力背负天价高级玩具的名声也要以宠物狗的概念宣传机器狗,大抵也是为机器狗走进千家万户做铺垫。

以宠物狗扬名的四足机器狗到底能做些什么?

机器狗曾经是一种以军用为研究目标的新产品,直到近几年才逐渐开始商业化,其在应用场景方面仍然有很大的空间尚未被开发。目前,虽然制作机器狗的技术、机器狗的运行代码和知名的机器狗开发公司都已经成熟,但成本价较高和民众接受度不高的现实仍然限制着其商业化的开展进度。目前一些较为出名的机器狗公司已经开启了机器狗作为特种机器人的商业化探索之路,但民用和普及化方面仍尚在摸索之中。

(1) 宇树科技(Unitree Robotics )

杭州宇树科技有限公司是一家成立于2016年的机器狗公司,很多人将其视为中国的波士顿动力。已推出Laikago、Aliengo、A1、Go1等多款产品,比起波士顿动力动辄几十万的机器狗,宇树科技的要便宜很多,大多售价在一万元左右。

也因此其销售大多是以科研机器人的形式卖给国内外的高校和科研机构做研究。虽然宇树科技宣传时也强调了宠物狗的概念,对机器狗可跟随、可帮拿东西等功能进行了营销,但因为价格和认知概念的原因,现在仍鲜少有人为机器宠物狗买单。


(2) 云深处科技(DEEP Robotics )

杭州云深处科技有限公司成立于2017年,同样也是一家致力于智能四足机器人产品研发的机器狗公司。不同于宇树科技走科研机器人的路子,云深处从机器狗特种机器人的属性下手,致力于打造巡检机器人品牌。其研发的防护版“绝影X20”是国内首款基于行业应用真实反馈完成产品革新的智能机器狗,同时也是国内首款具备工业级防水的智能四足机器人。

绝影X20不仅可实现精准自然导航、动态避障、地形识别、人机交互等功能,还可以背负40公斤重量在雨水和粉尘的环境中巡防,为气候多变区域的工业巡检场景,提供更全面的解决方案。云深处科技已同国家电网、南方电网、华为、中电海康、中国电子科技集团、广联达等企业开展长期深度合作,在电力巡检和建筑工地等场景沉淀了丰富的实战经验,此前已成功实现一条机器狗覆盖25000米变电站巡检。


(3) 蔚蓝科技(WEILAN)

创建于2019年的南京蔚蓝智能科技有限公司在创建之初就发布了世界上首款四足机器人形态的个人机器人项目——阿尔法机器狗,这同时也是世界上首个定位为通用型四足形态个机器人的产品。蔚蓝机器狗的技术,包括算法部分、硬件部分和制造部分,完全依靠国内自主力量完成。

在基于现实需求研发新品的基础上,蔚蓝科技通过将人工智能、物联网、5G、虚拟现实/增强现实、智能驾驶、群体智能等技术集成于机器狗,形成了其打造面向所有家庭和企业的个人机器人的发展路线。


(4) 幽灵机器人公司(Ghost Robotics)

成立于2015年的幽灵机器人公司开发的中型四足机器人Vision 60机器狗在军场景活跃非常。Vision60具有智能绘图功能,可以伴随作战人员一起前往战区,并且连续不断的对周围地形进行绘制,甚至利用特殊的探测手段发现人类发现不了的潜在危险比如地雷等。同时,Vision 60还可搭载智能计算机和光学或红外镜头等用以将机器狗的执勤情况和前线情况实时反馈到控制员或者指挥中心。据悉,Vision 60已在美国莫哈韦沙漠的一个空军基地地面执行周边防御任务,侦察飞机外部的威胁,其在2020年9月还参加了美国有史以来规模最大的高科技演习。

除了军事,幽灵机器人还将有可能被应用于救援工作。宾夕法尼亚大学的学生们在Ghost上开发了一系列的程序,期望充分发挥四足机器人灵活、负载能力强等优势,将其应用于极具危险性的矿井下救援任务中。从披露的测试视频上来看,他们取得了不错的成果。


(5) ANYbotics

创建于2016年的ANYbotics是苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室(RSL)的衍生公司,其团队由一群苏黎世联邦理工学院走出来的工程师组成,该团队自2009年以来就一直在研究四足机器人了。令ANYbotics闻名的产品 ANYma因其防水、防风雨、可在复杂的大型工业设施中实现自主导航等特点已被多家公司挖掘。

瑞士知名建筑公司Losinger Marazzi、世界上最大铁矿石矿砂生产和供应商Vale、全球最大化学品制造商之一巴斯夫、世界领先铁路设备制造商 StadlerService、全球能源和解决方案公司PETRONAS 都已与ANYbotics建立了合作关系。

机器人检测专家团队通过给 ANYmal加装麦克风、热成像仪、高清变焦摄像头、 LED 聚光灯及其他定制组件,令其更加符合客户需求。如今ANYmal已被应用于在建筑工地站点巡逻和报告安全问题、在矿业开采的 Cauê 底层自主执行例行检查并在运营和停机期间提供改进报告、在化学品仓库检测仓库安全和收集相关数据、在火车站等地检查列车及轨道安全情况、在石油和天然气平台进行自主机器人检查等多种工作情景。


如今这家公司正在进行轮-腿混合式复杂地形ANYmal的更深一步研究,企图改进现有四足机器人所存在的速度慢、续航短等不足之处。

(6) 波士顿动力(Boston Dynamics)

波士顿动力是最早进行四足机器人研发的公司之一。2005年让波士顿动力名声大噪的机器狗Big Dog就是由美国国防部国防高等研究计划署(DARPA)资助其研究的。Big Dog是专为高效化军队物资补给所研发的运输机器人,其稳定性极强,在负载重物的情况下被狠狠踹一脚仍能保持稳定不侧翻。虽然Big Dog最后因为噪音太大不符合战斗使用的规格被放弃,但在非战斗情景下作为搬运工具是完全没有问题的,只是成本有亿点高。

2019年开启商业化试水之路的波士顿动力也考虑到了机器狗成本较高的问题,开始向企业出租其首款商用机器人产品——Spot四足机器人。通过加装传感器负载、激光扫描仪等硬件和软件对机器狗进行个性化定制改造,目前Spot已被广泛应用于检查、建筑、公共安全、公用事业等多个领域。

通过为 Spot 配备高分辨率 30 倍光学变焦平移/倾斜/变焦摄像头检测某些位置的漏水迹象,配备红外 (IR) 摄像头检测“热点”,即设备过热的地方,波士顿动力完成了对Spot检查电厂潜在问题的个性化改造,为美国National Grid因阀门大厅里设备角度和电器危险等问题,急需一种无需关闭阀门大厅即可检查阀门大厅的 Sandy Pond 高压直流换流站,提供了解决方案。

在确认敏感的晶阀管不会影响机器狗也不会被机器狗影响后,国家电网和波士顿动力达成合作,使用了2个 Spot 机器人作为员工监控该站的重要工具,来确保员工安全并确保关键设施的正常运行时间。


通过将传感器负载、激光扫描仪等硬件和软件添加到Spot,波士顿动力完成了对机器狗从事建筑行业工作的定制化改造。改造后的Spot可以完成站点进度监控、BIM模型比较、数字孪生创建等复杂工作,吸引了德国初创公司Holobuilder;英国知名国际性建筑、规划和设计公司 Foster + Partners ;美国最大私人建筑公司之一Brasfield& Gorrie 及其长期合作伙伴美国无人机解决方案提供商DroneDeploy;世界顶级建筑公司Swinerton 与波士顿动力达成合作。


在公共安全方面,警察部门使用 Spot 检查可疑包裹和环境中是否有危险材料或爆炸物,远程评估敌对威胁,并在紧急响应场景中搜索结构危险的环境;消防部门使用Spot远程查看潜在危险情况,通过在采取行动之前远程评估现场,可以做出更明智的决定,从而降低风险、提高安全性,保护急救人员和公众的安全。虽然Spot在警局的工作迫于“政治正确”无疾而终,但其在行动中与警察的配合和表现无疑为四足机器人的发展指明了一个方向。


在公用事业方面,远程医疗机器作为一个新的应用场景也已开始被波士顿动力公司所挖掘。Spot已于去年在波士顿的一家医院使用。通过给Spot加装iPad和双向收音机,实时传输医生的实时信息,Spot减少了医护人员与潜在新冠阳性患者的互动,在保护医护人员的同时也节省了有限的个人防护装备。

波士顿动力正积极研究为Spot加装远程生命检查,以使用热像仪技术执行温度检查和呼吸频率等计算任务;将外部开发的逻辑应用于外部安装的RGB摄像机,以捕获变化的血管收缩以测量脉搏频率;加装紫外线消毒以对医院区域进行消毒。这些通过实践总结出的想法和创新为四足机器人开发医疗场景提供了一定的思路。


在探索地球之外是否有生命方面,Spot也将发挥重要作用。波士顿动力与 NASA 喷气推进实验室共同改造了一个由Spot组成的强大机器人团队:一台可以不受地形限制随意走动、带有通信等强大功能的Spot负责探索与通信;一台带有机械臂的Spot负责取出拭子并采集详细样本,然后将其放入仪器中进行化学成分分析;一台配备先进相机可以非常近变焦、看到不同光谱的Spot负责观察;及其他加装不同设备的Spot。在将这些机器人放入深达数百米、Spot事先没有了解过地图和环境特征的火星模拟洞穴进行探索外星生命演示时,取得了非常成功的成效。


四足机器人是升级版的AGV / AMR?

通过上述对四足机器狗应用场景的总结很轻易就会发现,似乎每个品牌的机器狗在被应用到现实场景中时,都对其本身进行软件和硬件的加装和改造。没有外挂加持的机器狗更像是一个机动性更强、对复杂地形有着更好适应性的移动工具,除了搬运东西没有其他用途。

从这一点上看,可以将其看作是工业级应用移动机器人AGV / AMR的升级版。如果将AGV / AMR看作是一种轮式的移动平台,四足机器人则可以看做是轮式机器人的变形。通过对外形的改造,四足机器人在扩充AGV /AMR承载面积的同时,还改进了其对地面要求较高的轮式移动方式,对AGV /AMR进行了彻底的升级:轮式升级为四足将移动范围由室内扩大到了室外、应用范围则从物流扩大至建筑、医疗、巡检等各个领域和行业。

四足机器人的研发初衷是作为一款移动交通运输工具,当运输因为技术的原因被迫舍弃,一只价格昂贵、能走路的机器狗看不到任何的方向。幸运的是,有一批四足机器人公司跳脱出了移动交通运输工具的限制,从更广的角度出发,将其视作移动平台,开发出了各种应用场景。把四足机器人作为移动平台进行改造令其有了各种应用可能,也为其开拓了更为广阔的市场。

目前,四足机器人仍尚在起步阶段,其应用与市场仍有大片的空白等待各家争抢。更加令人欣慰的是,中国没有忽视掉四足机器人这个在未来有着巨大发展潜力甚至可能是颠覆工业的存在。诸如腾讯、小米等中国企业已经注意到了这一点并开始进军四足机器人行业,较为成熟的四足机器人企业比如宇树科技,中国也已经拥有。希望这些中国四足机器人企业能抓住机遇、奋起直追在未来有更好的发展。


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