在波士頓動力的網紅機器狗學會芭蕾小碎步之后,幾款國產“機器牛”也登上了央視2021牛年春節聯歡晚會的舞臺,和一眾明星共同展現靈活身段與曼妙舞姿,為大家帶來新年祝福。

自2016年以來,“機器舞”作為春節聯歡晚會的常規節目,成為不少公司展示自家產品的方式,如優必選科技的Alpha機器人、狗年特別版機器人Jimu汪汪、大型人形機器人Walker等高性能智能機器人相繼登臺熱舞,引起不少話題。近年,四足機器人的發展更是受到廣泛關注。除了廣為人知的波士頓動力,國內也有不少四足機器人產品相繼誕生。

跳舞拜年梅花樁,中國牛通通OK

“千家萬戶,張燈結彩,共同牛起來……”在春晚《牛起來》節目中,舞臺最前排的“小紅牛”隨著歡快的節奏搖擺身軀,其靈活的動作與喜氣洋洋的外形引起了不少話題。

這群“小紅牛”是由深圳優必選科技公司研發的牛年限定版智能四足機器人——“拓荒牛”,外形融合了祥云及中國紅等傳統文化元素;以電力作為驅動方式。

要讓四足機器人做出如此靈活的動作,力控關節是關鍵所在。“拓荒牛”的通用力控關節包含多個自由度,能精準地輸出位置和力矩,使多個伺服驅動器協同運行,完成連貫、整齊的動作。優必選表示,這款新研發的關節,未來也將用于其它機器人產品上。

內建的高性能實時主控系統、全動力學優化算法及激光雷達定位導航算法可為“拓荒牛”解決春晚舞臺這種高度對稱環境和稀疏特征下的定位問題。由于高性能算力的支持,這一系列復雜的算法可在1kHZ下實時完成,幫助它完成全地形快速行走與舞蹈動作。

春晚上還出現了另一款機器牛“犇犇”。這款四足機器人由杭州宇樹科技制作,以青島人工智能國際客廳里的“萊卡狗”為原型,可隨著音樂節奏搖頭擺尾,做出直立拜年、側滾翻、后空翻等200多個動作。

其硬件設備如電機、減速器、控制器、整機結構、部分傳感器等多為研究團隊獨立自主研發打造;在動態定位、信號接收與抗干擾等群控技術與產品性能上皆有所突破。

除了跳舞,“犇犇”也在央視后臺展現了它的實用性——為工作人員發送盒飯。在機器牛熱舞登上熱搜的同時,“犇犇”“卸妝”后辛勤送飯的視頻也隨之火爆,被網友們封為“勤勤懇懇打工牛”。

隨著人工智能技術發展,這條賽道內不僅有專業的機器人公司,一些互聯網大廠也開始嘗試研發高性能的四足機器人。

像騰訊Robotics X實驗室打造的移動機器狗Jamoca是國內首個能自行在梅花樁上順利移動的四足機器人,其本體基于外部提供的硬件平臺改裝。騰訊自行研發的機器狗控制技術與智能大腦讓Jamoca能完成行走、小跑和跳躍動作,并獲得自主定位和避障的能力。

Jamoca利用RGB-D相機實時感知周圍環境,通過特征點匹配的方式,可在線跟蹤自身的運動軌跡,并結合視覺定位、運動里程以及慣性測量數據,提高定位追蹤的精度和頻率;同時利用算法識別和獲取臺階和梅花樁的表面范圍和中心點位置,依此進行可視化建模,重建整個三維運動場景。

自動化再加碼，國產機器狗進入三岔路口

接著,再基于質心動力學實現在線的質心軌跡生成和落腳點規劃。在保證機器狗的四條腿可以安全踏到下一個梅花樁的前提下,規劃出移動長度最短、綜合耗力最小的行進路線,并且可在線持續進行運動規劃。

無論是載歌載舞的賀歲機器牛,還是走跑自如的機器狗,這些四足智能機器人所運用的環境感知系統、高性能實時控制器、高精度帶寬伺服驅動器、運動控制算法、定位導航方案多為技術團隊自行研發。從優必選、宇樹科技與騰訊Robotics X實驗室打造的產品來看,中國四足智能機器人研發生產技術已趨成熟。

那么,國產機器狗的時代要來了嗎?變現之前

目前,國內四足機器人產品大多停留在產品測試與試運營階段,只有少數公司開始進行商業化嘗試。如優必選的四足機器人雖已在技術上取得一些突破,在應用方面仍處于研發階段;騰訊的Jamoca也尚未進行商業化,主要用于實驗室內部科研實驗。

已研發出Laikago、AlienGo、Unitree A1、犇犇等多款四足機器人的宇樹科技,則以曾參展美國CES 2020的Unitree A1機器狗以及作為通用移動平臺的AlienGo作為主打產品進行售賣。二者皆能完成快跑、翻滾、跳躍、避障等多種動作;內建的多目深度感知視覺系統可實現人物跟蹤、實時自主定位、地圖創建及導航規劃等功能。

去年,另一家四足機器人公司Dogotix對外發布了DG-48A和DG-160A兩款已批量生產售賣的仿生機器狗產品。DG-48A自重13KG, 搭配峰值動力48N．m電機負重6KG,而DG-160A自重為24KG, 搭配峰值動力160N．m電機,設計載重14KG,其動力電機可在約1．25 KG自重的基礎上達到160N．m(特制版可達200牛米)的峰值輸出扭矩和24弧度/秒的角速度爆發力,可同時兼顧負重和高動態性能的要求。在DG-48A和DG-160A之前,其第一代產品ME-18A已公開發售,Dogotix所有機器狗產品皆為全開源模式。

在應用方面,Dogotix創始人趙同陽表示,Dogotix可用于居家場景,如陪伴家里的老人、小孩,識別他們的異常行為和危險情況,并采取相應措施;還能自行清理地上垃圾,整理房間等。除了家庭場景,Dogotix機器人還可應用于物流配送、電力巡檢、火災救援、軍事裝備等地形環境復雜的場景。

宇樹科技創始人CEO王興興也曾說,未來四足機器人最大的應用場景分為兩類:一類是面向C端用戶,藉由四足機器人本身具有的人機交互友好性,目標成為以家庭為單位的陪伴+服務型機器人,同時還可具有攜帶物品、智能管家等功能。另一類是在消防、巡檢、軍警領域執行特定任務,成為面向B端客戶的工業用特種機器人。

相較于過去,現在的四足機器人在產品本身設計與性能皆有顯著提升。但波士頓動力的經驗告訴我們,商品研發與生產技術的成熟并不代表其商業化落地的進程一定順利。

To B or To C or To G?That is the question．

“智能相對論”觀察到,四足機器人的應用場景看似非常廣泛,實際落地的項目卻屈指可數,真正為這些機器狗買單的人似乎并不多。例如主要面向B端客戶銷售的波士頓動力Spot Mini,從產品發布至今僅售出四百多臺,工業用機器狗的To B之路似乎并不順遂。

波士頓動力的商業進程坎坷,一部份原因是由于高昂的售價。在這方面,國內廠商似乎率先在四足機器人價格與邊際成本平衡問題上有所突破。如Unitree A1、DG-160A與DG-48A的售價皆不到一萬美元,與波士頓動力網紅大黃狗7．5萬美元的價格相比,國產機器狗的價格優勢十分顯著。

且四足機器人能代替人類完成電力巡檢或安防偵察等耗時耗力或高危險性的工作,能在提升工作效率的同時保障相關人員安全,的確能滿足一些行業的硬性需求。

即便B端用戶的需求確實存在,國產機器狗的價格相對便宜,廠家們也為自家產品設想了工業制造、交通運輸、公共安全、家庭陪伴等多種應用場景。但作為一個人工智能與高科技制造業相結合的新興產業,市面上的四足機器人真正運用于人們的日常生活中,依然面臨了不少挑戰。

例如電池技術下影響的效率問題。兼具靈活行動力與高科技內建設備的移動四足機器人所需電力不小,因而提高了對電池續航能力的要求。以融合人工智能+四足機器人產業頂尖技術的波士頓動力Spot Mini為例,其電池續航時間約兩小時,充電時間約為兩到三個小時。最大續航時間長達四小時的AlienGo和DG-160A雖未公開具體充電時長,但所需要的充電時間大概也不會太短。

以一天八小時的標準工時計算,Spot Mini一天的實際工作時間約為四小時。無論是將其應用于設備檢測、地圖繪制、犯罪偵查還是家庭陪伴,對于客戶而言,這樣的使用效率似乎有待加強。雖然Dogotix在其產品背上裝設太陽能電池板試圖解決此問題,但此種方式受天氣影響大,且機器狗搭載其他設備或于室內工作便無法發揮作用。在真正普及之前,四足機器人的電池續航時間與充電效率或許還有進步空間。

既然如此,那就not to B再試試 ?

“智能相對論”認為,一些面向C端的應用場景看似美好方便,但在不少細節上仍有待完善。例如部份四足機器人產品標榜能“做家務”,可自動清理地板上垃圾與整理物品,但面對各式各樣的C端用戶,家中可能會出現的物品“千奇百怪”、種類繁多,對于“垃圾”的定義也有所不同,很難形成統一標準。最簡單的例子,一個空紙箱,機器狗狗怎么分辨主人是要丟掉還是另有用途?若是采取AI圖像識別作為判斷標準,如何區分一些外觀相似的物品?

讓“管家狗狗”按照自家主人的評判標準學會分辨哪些是垃圾,哪些是需要整理的物品,成為居家服務機器狗生廠商必須解決的問題。廠家只能統一設定最簡單最普遍的分辨標準,無法滿足用戶的個性化需求;但若是讓用戶自行一一設定,便會造成使用過于繁雜,可能會勸退一大批怕麻煩的顧客。無論是國內還是國外,目前的四足機器人產品距離落地應用與大規模普及還有不少的路要走。國內的四足機器人生產商似乎正處于一個三叉路口,大多數的B端客戶還在“靜觀其變”;面向C端的居家服務仍有許多細節仍未完善,國產AI機器管家狗產品也暫時還沒出現。多數廠商所預想的應用方式似乎都尚未形成一種清晰有效的盈利模式。

在這種情況下,優必選和宇樹科技選擇參加春節聯歡晚會等政府項目,似乎是個不錯的決定。

首先,機動性強、可適應復雜地形的四足機器人的確能滿足一些政府部門的特殊需求,如軍事裝備及物資運輸、犯罪偵查及火災救援等。政府在某些場景也需要智能化解決方案的榜樣,就像長沙的Robotaxi。

雖然這些項目可能無法在短期內實現盈利和商業化,但由試點或者示范項目所帶來的技術溢出可大幅推進城市與關聯產業的發展。為達成上述目的,也為培育和孵化機器人產業,政府也會提供一定的資金支持。

對企業而言,To G更加具有戰略意義,不僅能增進研發技術,還具有很強的示范效應,相當于為公司及產品進行另類的廣告宣傳,對提升企業知名度有不小的幫助。

除了政府項目,產學研合作也是目前新興科技進行商業化落地與大規模量產的同時常見的“試水”方式。去年7月,Dogotix便將DG-48A和DG-160A提供給高校和科研場所,幫助其測試新產品。南方科技大學、國防科技大學、火箭軍工程大學等高校都是Dogotix的客戶。

對于暫時無法在B端和C端找到商業突破口的機器人公司而言,先從專門為政府提供設備服務的To G業務入手或許是一條可以嘗試的發展路徑。不但可以及時造血,實現營收;還能提前為未來競爭卡位。也有機會在為政府服務的同時取得更多產品應用經驗及數據,尋找更明確的產品定位與可持續發展的商業模式,為將來的B端及C端業務做準備。

結語

目前看來,宇樹科技、Dogotix產品的目標應用場景與波士頓動力和KODA相似。Dogotix創始人趙同陽曾表示,Dogotix可能會在今年底推出一款面向家庭、具有自己“情緒”的陪伴型四足機器人。

目前,中國機器人及相關服務的消費額持續高速增長,預計到2021年底,將達到746億美元,2017-2021年復合年增長率達到31．9%。中投產業研究院估計,2021年底,我國機器人市場規模將達到813億元,未來五年年均復合增長率約為15．80%,可見市場需求仍然存在。

自動化再加碼，國產機器狗進入三岔路口

相較于國外產品,國內公司具備較為明顯的價格優勢。若是能以G端生意為突破口,持續完善產品功能性及相關技術,國內四足機器人產業的發展前景將值得期待。