自动化再加码，国产机器狗的时代要来了吗?

    文/ 智能相对论
    作者/ 离离
    在波士顿动力的网红机器狗学会芭蕾小碎步之后,几款国产“机器牛”也登上了央视2021牛年春节联欢晚会的舞台,和一众明星共同展现灵活身段与曼妙舞姿,为大家带来新年祝福。
    自2016年以来,“机器舞”作为春节联欢晚会的常规节目,成为不少公司展示自家产品的方式,如优必选科技的Alpha机器人、狗年特别版机器人Jimu汪汪、大型人形机器人Walker等高性能智能机器人相继登台热舞,引起不少话题。近年,四足机器人的发展更是受到广泛关注。除了广为人知的波士顿动力,国内也有不少四足机器人产品相继诞生。
    跳舞拜年梅花桩,中国牛通通OK
    “千家万户,张灯结彩,共同牛起来……”在春晚《牛起来》节目中,舞台最前排的“小红牛”随着欢快的节奏摇摆身躯,其灵活的动作与喜气洋洋的外形引起了不少话题。
    这群“小红牛”是由深圳优必选科技公司研发的牛年限定版智能四足机器人——“拓荒牛”,外形融合了祥云及中国红等传统文化元素;以电力作为驱动方式。
    要让四足机器人做出如此灵活的动作,力控关节是关键所在。“拓荒牛”的通用力控关节包含多个自由度,能精准地输出位置和力矩,使多个伺服驱动器协同运行,完成连贯、整齐的动作。优必选表示,这款新研发的关节,未来也将用于其它机器人产品上。
    内建的高性能实时主控系统、全动力学优化算法及激光雷达定位导航算法可为“拓荒牛”解决春晚舞台这种高度对称环境和稀疏特征下的定位问题。由于高性能算力的支持,这一系列复杂的算法可在1kHZ下实时完成,帮助它完成全地形快速行走与舞蹈动作。
    春晚上还出现了另一款机器牛“犇犇”。这款四足机器人由杭州宇树科技制作,以青岛人工智能国际客厅里的“莱卡狗”为原型,可随着音乐节奏摇头摆尾,做出直立拜年、侧滚翻、后空翻等200多个动作。
    其硬件设备如电机、减速器、控制器、整机结构、部分传感器等多为研究团队独立自主研发打造;在动态定位、信号接收与抗干扰等群控技术与产品性能上皆有所突破。
    除了跳舞,“犇犇”也在央视后台展现了它的实用性——为工作人员发送盒饭。在机器牛热舞登上热搜的同时,“犇犇”“卸妆”后辛勤送饭的视频也随之火爆,被网友们封为“勤勤恳恳打工牛”。
    随着人工智能技术发展,这条赛道内不仅有专业的机器人公司,一些互联网大厂也开始尝试研发高性能的四足机器人。
    像腾讯Robotics X实验室打造的移动机器狗Jamoca是国内首个能自行在梅花桩上顺利移动的四足机器人,其本体基于外部提供的硬件平台改装。腾讯自行研发的机器狗控制技术与智能大脑让Jamoca能完成行走、小跑和跳跃动作,并获得自主定位和避障的能力。
    Jamoca利用RGB-D相机实时感知周围环境,通过特征点匹配的方式,可在线跟踪自身的运动轨迹,并结合视觉定位、运动里程以及惯性测量数据,提高定位追踪的精度和频率;同时利用算法识别和获取台阶和梅花桩的表面范围和中心点位置,依此进行可视化建模,重建整个三维运动场景。
    
    接着,再基于质心动力学实现在线的质心轨迹生成和落脚点规划。在保证机器狗的四条腿可以安全踏到下一个梅花桩的前提下,规划出移动长度最短、综合耗力最小的行进路线,并且可在线持续进行运动规划。
    无论是载歌载舞的贺岁机器牛,还是走跑自如的机器狗,这些四足智能机器人所运用的环境感知系统、高性能实时控制器、高精度带宽伺服驱动器、运动控制算法、定位导航方案多为技术团队自行研发。从优必选、宇树科技与腾讯Robotics X实验室打造的产品来看,中国四足智能机器人研发生产技术已趋成熟。
    那么,国产机器狗的时代要来了吗?
    变现之前
    目前,国内四足机器人产品大多停留在产品测试与试运营阶段,只有少数公司开始进行商业化尝试。如优必选的四足机器人虽已在技术上取得一些突破,在应用方面仍处于研发阶段;腾讯的Jamoca也尚未进行商业化,主要用于实验室内部科研实验。
    已研发出Laikago、AlienGo、Unitree A1、犇犇等多款四足机器人的宇树科技,则以曾参展美国CES 2020的Unitree A1机器狗以及作为通用移动平台的AlienGo作为主打产品进行售卖。二者皆能完成快跑、翻滚、跳跃、避障等多种动作;内建的多目深度感知视觉系统可实现人物跟踪、实时自主定位、地图创建及导航规划等功能。
    去年,另一家四足机器人公司Dogotix对外发布了DG-48A和DG-160A两款已批量生产售卖的仿生机器狗产品。DG-48A自重13KG, 搭配峰值动力48N．m电机负重6KG,而DG-160A自重为24KG, 搭配峰值动力160N．m电机,设计载重14KG,其动力电机可在约1．25 KG自重的基础上达到160N．m(特制版可达200牛米)的峰值输出扭矩和24弧度/秒的角速度爆发力,可同时兼顾负重和高动态性能的要求。在DG-48A和DG-160A之前,其第一代产品ME-18A已公开发售,Dogotix所有机器狗产品皆为全开源模式。
    在应用方面,Dogotix创始人赵同阳表示,Dogotix可用于居家场景,如陪伴家里的老人、小孩,识别他们的异常行为和危险情况,并采取相应措施;还能自行清理地上垃圾,整理房间等。除了家庭场景,Dogotix机器人还可应用于物流配送、电力巡检、火灾救援、军事装备等地形环境复杂的场景。
    宇树科技创始人CEO王兴兴也曾说,未来四足机器人最大的应用场景分为两类:一类是面向C端用户,藉由四足机器人本身具有的人机交互友好性,目标成为以家庭为单位的陪伴+服务型机器人,同时还可具有携带物品、智能管家等功能。另一类是在消防、巡检、军警领域执行特定任务,成为面向B端客户的工业用特种机器人。
    相较于过去,现在的四足机器人在产品本身设计与性能皆有显著提升。但波士顿动力的经验告诉我们,商品研发与生产技术的成熟并不代表其商业化落地的进程一定顺利。
    To B or To C or To G?That is the question．
    “智能相对论”观察到,四足机器人的应用场景看似非常广泛,实际落地的项目却屈指可数,真正为这些机器狗买单的人似乎并不多。例如主要面向B端客户销售的波士顿动力Spot Mini,从产品发布至今仅售出四百多台,工业用机器狗的To B之路似乎并不顺遂。
    波士顿动力的商业进程坎坷,一部份原因是由于高昂的售价。在这方面,国内厂商似乎率先在四足机器人价格与边际成本平衡问题上有所突破。如Unitree A1、DG-160A与DG-48A的售价皆不到一万美元,与波士顿动力网红大黄狗7．5万美元的价格相比,国产机器狗的价格优势十分显著。
    且四足机器人能代替人类完成电力巡检或安防侦察等耗时耗力或高危险性的工作,能在提升工作效率的同时保障相关人员安全,的确能满足一些行业的硬性需求。
    即便B端用户的需求确实存在,国产机器狗的价格相对便宜,厂家们也为自家产品设想了工业制造、交通运输、公共安全、家庭陪伴等多种应用场景。但作为一个人工智能与高科技制造业相结合的新兴产业,市面上的四足机器人真正运用于人们的日常生活中,依然面临了不少挑战。
    例如电池技术下影响的效率问题。兼具灵活行动力与高科技内建设备的移动四足机器人所需电力不小,因而提高了对电池续航能力的要求。以融合人工智能+四足机器人产业顶尖技术的波士顿动力Spot Mini为例,其电池续航时间约两小时,充电时间约为两到三个小时。最大续航时间长达四小时的AlienGo和DG-160A虽未公开具体充电时长,但所需要的充电时间大概也不会太短。
    以一天八小时的标准工时计算,Spot Mini一天的实际工作时间约为四小时。无论是将其应用于设备检测、地图绘制、犯罪侦查还是家庭陪伴,对于客户而言,这样的使用效率似乎有待加强。虽然Dogotix在其产品背上装设太阳能电池板试图解决此问题,但此种方式受天气影响大,且机器狗搭载其他设备或于室内工作便无法发挥作用。在真正普及之前,四足机器人的电池续航时间与充电效率或许还有进步空间。
    既然如此,那就not to B再试试 ?
    “智能相对论”认为,一些面向C端的应用场景看似美好方便,但在不少细节上仍有待完善。例如部份四足机器人产品标榜能“做家务”,可自动清理地板上垃圾与整理物品,但面对各式各样的C端用户,家中可能会出现的物品“千奇百怪”、种类繁多,对于“垃圾”的定义也有所不同,很难形成统一标准。最简单的例子,一个空纸箱,机器狗狗怎么分辨主人是要丢掉还是另有用途?若是采取AI图像识别作为判断标准,如何区分一些外观相似的物品?
    让“管家狗狗”按照自家主人的评判标准学会分辨哪些是垃圾,哪些是需要整理的物品,成为居家服务机器狗生厂商必须解决的问题。厂家只能统一设定最简单最普遍的分辨标准,无法满足用户的个性化需求;但若是让用户自行一一设定,便会造成使用过于繁杂,可能会劝退一大批怕麻烦的顾客。
    无论是国内还是国外,目前的四足机器人产品距离落地应用与大规模普及还有不少的路要走。国内的四足机器人生产商似乎正处于一个三叉路口,大多数的B端客户还在“静观其变”;面向C端的居家服务仍有许多细节仍未完善,国产AI机器管家狗产品也暂时还没出现。多数厂商所预想的应用方式似乎都尚未形成一种清晰有效的盈利模式。
    在这种情况下,优必选和宇树科技选择参加春节联欢晚会等政府项目,似乎是个不错的决定。
    首先,机动性强、可适应复杂地形的四足机器人的确能满足一些政府部门的特殊需求,如军事装备及物资运输、犯罪侦查及火灾救援等。政府在某些场景也需要智能化解决方案的榜样,就像长沙的Robotaxi。
    虽然这些项目可能无法在短期内实现盈利和商业化,但由试点或者示范项目所带来的技术溢出可大幅推进城市与关联产业的发展。为达成上述目的,也为培育和孵化机器人产业,政府也会提供一定的资金支持。
    对企业而言,To G更加具有战略意义,不仅能增进研发技术,还具有很强的示范效应,相当于为公司及产品进行另类的广告宣传,对提升企业知名度有不小的帮助。
    除了政府项目,产学研合作也是目前新兴科技进行商业化落地与大规模量产的同时常见的“试水”方式。去年7月,Dogotix便将DG-48A和DG-160A提供给高校和科研场所,帮助其测试新产品。南方科技大学、国防科技大学、火箭军工程大学等高校都是Dogotix的客户。
    对于暂时无法在B端和C端找到商业突破口的机器人公司而言,先从专门为政府提供设备服务的To G业务入手或许是一条可以尝试的发展路径。不但可以及时造血,实现营收;还能提前为未来竞争卡位。也有机会在为政府服务的同时取得更多产品应用经验及数据,寻找更明确的产品定位与可持续发展的商业模式,为将来的B端及C端业务做准备。
    结语
    目前看来,宇树科技、Dogotix产品的目标应用场景与波士顿动力和KODA相似。Dogotix创始人赵同阳曾表示,Dogotix可能会在今年底推出一款面向家庭、具有自己“情绪”的陪伴型四足机器人。
    目前,中国机器人及相关服务的消费额持续高速增长,预计到2021年底,将达到746亿美元,2017-2021年复合年增长率达到31．9%。中投产业研究院估计,2021年底,我国机器人市场规模将达到813亿元,未来五年年均复合增长率约为15．80%,可见市场需求仍然存在。
    
    相较于国外产品,国内公司具备较为明显的价格优势。若是能以G端生意为突破口,持续完善产品功能性及相关技术,国内四足机器人产业的发展前景将值得期待。
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