國産機器狗圈殺出一位新秀:
一隻純四輪足設計的機器人來了。
不整花活,這隻橙黑色小狗能從最樸素的場景中展示出它超凡的運動能力。
先給您來一段靈氣十足的 " 前後搓腳 ":
上下樓梯?穩步如飛,并且不需要地形圖,完全靠感知搞定:
面對一段斜坡,除了身體與坡平行,它還能身體與地平行(右):
穿越障礙時,更是毫不費力化身 " 變形金剛 ",伏地前進:
不得不說,如此靈活的商用輪足機器狗,确實很少見。
輪腿優勢合二爲一
如上這隻小狗,名叫W1,來自通用足式機器人公司逐際動力LimX Dynamic。
W1 本周一正式對外發布,并從下個季度就可以開始預定。
它的落地領域是 2B,實打實地要進廠幹活。
所以也沒整什麽翻跟頭跳舞的花活,全部是各種地形演示。
除了上面那些,過單邊橋、上馬路牙子、磕磕絆絆的草地石闆和碎石路,也都是小菜一碟(共計 8 種地形)。
Ps. 尤其是這個單邊橋操作,W1 需要一邊腿在橋上,一邊腿在地上,但身上的水瓶可以說紋絲不動。
如您所見,W1 和一衆機器狗最大的區别就是輪足設計。
并且不同于騰訊 Max 機器狗在關節處安輪子的方式,W1 直接将普通的原始足部換成了四個非常顯眼的圓輪。
爲什麽這麽做?
逐際動力創始人張巍博士解釋:
目前普通四足機器人落地的一大限制因素是續航,因爲不管面對什麽地形,它都隻能一步一步地蹬地前進。
而這可以說是非常耗電。那麽在實際工廠中,它可能動不動就 " 趴窩 " 了。
另一方面,續航上不去,四足機器人的負載也會極其受限。
給機器狗安上四個大輪子,大幅提升它的移動效率,可以一并解決這些痛點。
不過,輪足混合帶來的挑戰(例如感知幹擾、狀态估計和運動控制)卻是成倍增加的,并且市面上還沒有特别成熟的解決方案。
具體而言,張巍博士介紹:
首先在硬件上,無端多出四個輪子的電機,每一個電機都有各種走線,各方面的驅動都要加上去,内部的布局都要重新設計。
但最難的還是控制算法。
如果我們隻是加上輪子把它當車開,這件事還算簡單。
但實際我們需要把輪子融合在四足機器人的整體裏,進行全身控制,就像視頻演示中所顯示的,很多動作必須得全身、輪子、腿、姿态一起合作完成。
除了輪足融合,W1 機器狗的另一大挑戰是基于地形的實時感知能力。
在這裏,張巍博士重點介紹了它與自動駕駛感知相比最大的兩個難點。
首先是在精度上。
自動駕駛感知的是障礙物及周圍環境,目的是不要碰到;四足機器人則要非常精細地規劃出每一步要踩到哪裏,怎麽踩下去,使用多少力。這個精度至少爲厘米級,而自動駕駛避開障礙物不超過 10-20 厘米就夠了。
其次是實時性。
四輪足機器人需要控制輪子的轉速有多快,而這需要實時地、根據當時的感知反饋(比如腳踩的是什麽地形)來計算出,可謂相當複雜。相反,自動駕駛的感知不涉及到輪子的控制。
盡管挑戰很大,W1 團隊還是利用他們在地形感知、強化學習、多剛體動力學、混雜動力學、模型預測控制等領域的學術和研發經驗,開發出了感知與控制融合的算法框架,最終在 W1 身上實現了高穩定性、強實時性的控制能力。
例如上下樓梯這一場景,它正是完全靠感知而非盲爬才得以如此穩健。
所謂盲爬,可以理解爲設定好了程序,然後靠記憶重播爬樓動作實現上樓,這個過程完全不涉及感知。
也就會導緻爬得不穩、不流暢,換一個高度的樓梯就更難完成了。
而有了感知,它才能确保每一步都踩在樓梯的中間。
國産機器狗新秀,要做 " 地面的大疆 "
W1 背後的逐際動力,成立于 2022 年,base 深圳,已完成天使輪融資。
盡管成立時間算年輕,但其實技術積累很深厚——
它是南科大産學研背景下孵化出來的一家機器人企業。
此前就在網上發布了很多機器狗相關的算法成果。
比如難度系數拉滿的正面下樓梯:
他的創始人張巍則博士畢業于普渡大學電氣與計算機工程系(本科是中科大)。
他從2005 年就開始從事機器人算法相關的研究,自 2011 年開始在俄亥俄州立大學電氣與計算機工程系任助理教授(現在已爲終身教授),并于 2019 年回國加入南科大。
對于逐際動力的首款四輪足機器人,張巍博士強調:
W1 并不是一個行業裏的專機,我們要做的是一個通用型平台,可以說是" 地面的大疆 "。
即和大疆無人機一樣,我們要在地面上實現,無論什麽地形,我們都能穩定地從 a 到 b。
具體從 a 到 b 這個過程中,機器人需要做什麽操作,其實跟行業相結合有非常廣泛的應用空間,我們要解決的就是一個全地形移動的平台。
而對于 W1 的商業化路徑,張博士也透露:
第一步是固定路線的巡檢,因爲這個任務技術成熟。
至于目前的定位爲什麽還是移動平台,他表示:
機器人本質上就解決兩個能力,一個是移動,一個是操作。
在移動能力上,我認爲四足機器人現在是沒有完全解決的,即還沒有做到全地形 + 敏捷移動。這就是我們爲什麽想成爲 " 地面的大疆 "。
至于操作能力,則要跟機械臂扯上關系。
最後,被問及現在最缺什麽人才時,張博士脫口而出:
懂硬件的 AI 人才。