2021年春晚，宇樹科技的機(jī)器狗在舞臺上站起來拜年要紅包的情景讓大家倍感新奇，沒想到一只機(jī)器狗居然可以站立拜年！
2021年春晚剛過不久，騰訊Robotics X實(shí)驗(yàn)室推出其第一款從軟件到硬件都完全自主研發(fā)的四足機(jī)器人——多模態(tài)四足機(jī)器狗Max。
比宇樹科技的春晚拜年狗更加令人驚奇的是機(jī)器狗Max不僅能實(shí)現(xiàn)站立拜年，站立之后居然還能依靠其肘部的滑輪實(shí)現(xiàn)直立前進(jìn)，且行進(jìn)速度還挺快。在平坦的地面上，依靠肘部的四個(gè)輪子，機(jī)器狗Max的最高速度可達(dá)25km/h。
機(jī)器狗Max的這個(gè)變形屬實(shí)讓大家驚訝了一把，網(wǎng)友紛紛吐槽：一只機(jī)器狗居然有輪子，不僅能把腿收起來像汽車一樣跑，還能兩腳著地站著跑！屬實(shí)有點(diǎn)魔幻過頭！好家伙這是造機(jī)器狗還是造變形金剛呀！
網(wǎng)友的吐槽顯示了大家對騰訊Robotics X實(shí)驗(yàn)室推出的機(jī)器狗Max變形功能的調(diào)侃和震驚，但另一方面也側(cè)面反映出一個(gè)問題那就是：加了輪子的四足機(jī)器人到底還是不是四足機(jī)器人？當(dāng)四足機(jī)器人站起來用雙足行走時(shí)到底該稱之為四足機(jī)器人還是雙足機(jī)器人？
▍四足機(jī)器人過去與現(xiàn)狀？
大家普遍認(rèn)為外形與四足動(dòng)物相似，擁有四條腿，可以實(shí)現(xiàn)自主行走的機(jī)器人就是四足機(jī)器人。四足機(jī)器人的研究早在上個(gè)世紀(jì)就開始了，麻省理工學(xué)院的 M. Raibert 1986年開發(fā)出第一臺能夠行走和奔跑且完全動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的四足機(jī)器人并于1992年成立外國波士頓動(dòng)力公司，為外國國防部和陸軍設(shè)計(jì)大型四足機(jī)器人。
而后，日本的本田、豐田、索尼等汽車和電子巨頭也紛紛成立研究足式機(jī)器人的部門。我國研究四足機(jī)器人的起步時(shí)間較晚，直到2010年才研制成功國內(nèi)第一臺液壓驅(qū)動(dòng)四足仿生機(jī)器人。
但我國四足機(jī)器人發(fā)展較快，目前已有宇樹科技、云深處、蔚藍(lán)等多家國際知名品牌。騰訊、小米等國內(nèi)知名巨頭企業(yè)也開始涉足四足機(jī)器人研發(fā)，前不久，小米還發(fā)布了新品四足機(jī)器狗“鐵蛋”。
▍四足機(jī)器人研究為什么受企業(yè)歡迎？
足類機(jī)器人有六足機(jī)器人、四足機(jī)器人、雙足機(jī)器人，尤其是六足機(jī)器人在穩(wěn)定性上更強(qiáng)，為什么無論是國內(nèi)還是國外大多數(shù)公司仍是以研究四足機(jī)器人為主呢？
相較于四足機(jī)器人而言，其實(shí)六足機(jī)器人更簡單，具有更高的穩(wěn)定性。但與大型六足機(jī)器人相比履帶式比六足更有優(yōu)勢。由于六足機(jī)器人的外形限制，只能制作小型，其應(yīng)用場景也就因此有了諸多要求，大規(guī)模商業(yè)化可能性不高。而雙足機(jī)器人則在平衡性方面要求較高，目前各項(xiàng)技術(shù)也尚未成熟，仍有很長一段路需要走。
四足機(jī)器人可以看做是從六足到雙足機(jī)器人的過渡階段。四足機(jī)器人穩(wěn)定性強(qiáng)能適應(yīng)不同地形且靈活機(jī)動(dòng)，外形可大可小，應(yīng)用場景更為廣泛；經(jīng)過近60年的發(fā)展已經(jīng)完成了從概念向理論樣機(jī)、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)、物理樣機(jī)的轉(zhuǎn)變；部分機(jī)器狗公司已經(jīng)開始商業(yè)化，嗅覺靈敏的商家開始察覺到賺錢的商機(jī)，各項(xiàng)原因的綜合作用下，許多全球知名企業(yè)開始入局四足機(jī)器人行業(yè)，發(fā)布新品四足機(jī)器人。
無論國內(nèi)還是國外，大部分企業(yè)入局四足機(jī)器人行業(yè)都是從機(jī)器狗開始的。一部分是因?yàn)椴ㄊ款D動(dòng)力、MIT等技術(shù)較為成熟的公司和團(tuán)隊(duì)為定義市場逐漸開源運(yùn)行代碼降低了機(jī)器狗的準(zhǔn)入門檻；另一部分則大概是因?yàn)楣纷鳛樗袆?dòng)物中最為常見的人類陪伴伙伴，其與人們的日常生活有著密切的聯(lián)系，從機(jī)器狗切入，可以迅速拉近四足機(jī)器人與人之間的距離，讓人們能較快在心理上接受。一個(gè)狗幾十萬人民幣的波士頓動(dòng)力背負(fù)天價(jià)高級玩具的名聲也要以寵物狗的概念宣傳機(jī)器狗，大抵也是為機(jī)器狗走進(jìn)千家萬戶做鋪墊。
▍以寵物狗揚(yáng)名的四足機(jī)器狗到底能做些什么？
機(jī)器狗曾經(jīng)是一種以軍用為研究目標(biāo)的新產(chǎn)品，直到近幾年才逐漸開始商業(yè)化，其在應(yīng)用場景方面仍然有很大的空間尚未被開發(fā)。目前，雖然制作機(jī)器狗的技術(shù)、機(jī)器狗的運(yùn)行代碼和知名的機(jī)器狗開發(fā)公司都已經(jīng)成熟，但成本價(jià)較高和民眾接受度不高的現(xiàn)實(shí)仍然限制著其商業(yè)化的開展進(jìn)度。目前一些較為出名的機(jī)器狗公司已經(jīng)開啟了機(jī)器狗作為特種機(jī)器人的商業(yè)化探索之路，但民用和普及化方面仍尚在摸索之中。
(1) 宇樹科技（Unitree Robotics ）
杭州宇樹科技有限公司是一家成立于2016年的機(jī)器狗公司，很多人將其視為我國的波士頓動(dòng)力。已推出Laikago、Aliengo、A1、Go1等多款產(chǎn)品，比起波士頓動(dòng)力動(dòng)輒幾十萬的機(jī)器狗，宇樹科技的要便宜很多，大多售價(jià)在一萬元左右。
也因此其銷售大多是以科研機(jī)器人的形式賣給國內(nèi)外的高校和科研機(jī)構(gòu)做研究。雖然宇樹科技宣傳時(shí)也強(qiáng)調(diào)了寵物狗的概念，對機(jī)器狗可跟隨、可幫拿東西等功能進(jìn)行了營銷，但因?yàn)閮r(jià)格和認(rèn)知概念的原因，現(xiàn)在仍鮮少有人為機(jī)器寵物狗買單。
(2) 云深處科技（DEEP Robotics ）
杭州云深處科技有限公司成立于2017年，同樣也是一家致力于智能四足機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)的機(jī)器狗公司。不同于宇樹科技走科研機(jī)器人的路子，云深處從機(jī)器狗特種機(jī)器人的屬性下手，致力于打造巡檢機(jī)器人品牌。其研發(fā)的防護(hù)版“絕影X20”是國內(nèi)首款基于行業(yè)應(yīng)用真實(shí)反饋完成產(chǎn)品革新的智能機(jī)器狗，同時(shí)也是國內(nèi)首款具備工業(yè)級防水的智能四足機(jī)器人。
絕影X20不僅可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)自然導(dǎo)航、動(dòng)態(tài)避障、地形識別、人機(jī)交互等功能，還可以背負(fù)40公斤重量在雨水和粉塵的環(huán)境中巡防，為氣候多變區(qū)域的工業(yè)巡檢場景，提供更全面的解決方案。云深處科技已同國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華為、中電海康、我國電子科技集團(tuán)、廣聯(lián)達(dá)等企業(yè)開展長期深度合作，在電力巡檢和建筑工地等場景沉淀了豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，此前已成功實(shí)現(xiàn)一條機(jī)器狗覆蓋25000米變電站巡檢。
(3) 蔚藍(lán)科技（WEILAN）
創(chuàng)建于2019年的南京蔚藍(lán)智能科技有限公司在創(chuàng)建之初就發(fā)布了世界上首款四足機(jī)器人形態(tài)的個(gè)人機(jī)器人項(xiàng)目——阿爾法機(jī)器狗，這同時(shí)也是世界上首個(gè)定位為通用型四足形態(tài)個(gè)機(jī)器人的產(chǎn)品。蔚藍(lán)機(jī)器狗的技術(shù)，包括算法部分、硬件部分和制造部分，完全依靠國內(nèi)自主力量完成。
在基于現(xiàn)實(shí)需求研發(fā)新品的基礎(chǔ)上，蔚藍(lán)科技通過將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、智能駕駛、群體智能等技術(shù)集成于機(jī)器狗，形成了其打造面向所有家庭和企業(yè)的個(gè)人機(jī)器人的發(fā)展路線。
(4) 幽靈機(jī)器人公司(Ghost Robotics)
成立于2015年的幽靈機(jī)器人公司開發(fā)的中型四足機(jī)器人Vision 60機(jī)器狗在軍場景活躍非常。Vision60具有智能繪圖功能，可以伴隨作戰(zhàn)人員一起前往戰(zhàn)區(qū)，并且連續(xù)不斷的對周圍地形進(jìn)行繪制，甚至利用特殊的探測手段發(fā)現(xiàn)人類發(fā)現(xiàn)不了的潛在危險(xiǎn)比如地雷等。同時(shí)，Vision 60還可搭載智能計(jì)算機(jī)和光學(xué)或紅外鏡頭等用以將機(jī)器狗的執(zhí)勤情況和前線情況實(shí)時(shí)反饋到控制員或者指揮中心。據(jù)悉，Vision 60已在外國莫哈韋沙漠的一個(gè)空軍基地地面執(zhí)行周邊防御任務(wù)，偵察飛機(jī)外部的威脅，其在2021年9月還參加了外國有史以來規(guī)模最大的高科技演習(xí)。
除了軍事，幽靈機(jī)器人還將有可能被應(yīng)用于救援工作。賓夕法尼亞大學(xué)的學(xué)生們在Ghost上開發(fā)了一系列的程序，期望充分發(fā)揮四足機(jī)器人靈活、負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)勢，將其應(yīng)用于極具危險(xiǎn)性的礦井下救援任務(wù)中。從披露的測試視頻上來看，他們?nèi)〉昧瞬诲e(cuò)的成果。
(5) ANYbotics
創(chuàng)建于2016年的ANYbotics是蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（RSL）的衍生公司，其團(tuán)隊(duì)由一群蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院走出來的工程師組成，該團(tuán)隊(duì)自2009年以來就一直在研究四足機(jī)器人了。令A(yù)NYbotics聞名的產(chǎn)品 ANYma因其防水、防風(fēng)雨、可在復(fù)雜的大型工業(yè)設(shè)施中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航等特點(diǎn)已被多家公司挖掘。
瑞士知名建筑公司Losinger Marazzi、世界上最大鐵礦石礦砂生產(chǎn)和供應(yīng)商Vale、全球最大化學(xué)品制造商之一巴斯夫、世界領(lǐng)先鐵路設(shè)備制造商 StadlerService、全球能源和解決方案公司PETRonAS 都已與ANYbotics建立了合作關(guān)系。
機(jī)器人檢測專家團(tuán)隊(duì)通過給 ANYmal加裝麥克風(fēng)、熱成像儀、高清變焦攝像頭、 LED 聚光燈及其他定制組件，令其更加符合客戶需求。如今ANYmal已被應(yīng)用于在建筑工地站點(diǎn)巡邏和報(bào)告安全問題、在礦業(yè)開采的 Cauê 底層自主執(zhí)行例行檢查并在運(yùn)營和停機(jī)期間提供改進(jìn)報(bào)告、在化學(xué)品倉庫檢測倉庫安全和收集相關(guān)數(shù)據(jù)、在火車站等地檢查列車及軌道安全情況、在石油和天然氣平臺進(jìn)行自主機(jī)器人檢查等多種工作情景。
如今這家公司正在進(jìn)行輪-腿混合式復(fù)雜地形ANYmal的更深一步研究，企圖改進(jìn)現(xiàn)有四足機(jī)器人所存在的速度慢、續(xù)航短等不足之處。
(6) 波士頓動(dòng)力（Boston Dynamics）
波士頓動(dòng)力是最早進(jìn)行四足機(jī)器人研發(fā)的公司之一。2005年讓波士頓動(dòng)力名聲大噪的機(jī)器狗Big Dog就是由外國國防部國防高等研究計(jì)劃署（DARPA）資助其研究的。Big Dog是專為高效化軍隊(duì)物資補(bǔ)給所研發(fā)的運(yùn)輸機(jī)器人，其穩(wěn)定性極強(qiáng)，在負(fù)載重物的情況下被狠狠踹一腳仍能保持穩(wěn)定不側(cè)翻。雖然Big Dog最后因?yàn)樵胍籼蟛环蠎?zhàn)斗使用的規(guī)格被放棄，但在非戰(zhàn)斗情景下作為搬運(yùn)工具是完全沒有問題的，只是成本有億點(diǎn)高。
2019年開啟商業(yè)化試水之路的波士頓動(dòng)力也考慮到了機(jī)器狗成本較高的問題，開始向企業(yè)出租其首款商用機(jī)器人產(chǎn)品——Spot四足機(jī)器人。通過加裝傳感器負(fù)載、激光掃描儀等硬件和軟件對機(jī)器狗進(jìn)行個(gè)性化定制改造，目前Spot已被廣泛應(yīng)用于檢查、建筑、公共安全、公用事業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。
通過為 Spot 配備高分辨率 30 倍光學(xué)變焦平移/傾斜/變焦攝像頭檢測某些位置的漏水跡象，配備紅外 (IR) 攝像頭檢測“熱門”，即設(shè)備過熱的地方，波士頓動(dòng)力完成了對Spot檢查電廠潛在問題的個(gè)性化改造，為外國National Grid因閥門大廳里設(shè)備角度和電器危險(xiǎn)等問題，急需一種無需關(guān)閉閥門大廳即可檢查閥門大廳的 Sandy Pond 高壓直流換流站，提供了解決方案。
在確認(rèn)敏感的晶閥管不會影響機(jī)器狗也不會被機(jī)器狗影響后，國家電網(wǎng)和波士頓動(dòng)力達(dá)成合作，使用了2個(gè) Spot 機(jī)器人作為員工監(jiān)控該站的重要工具，來確保員工安全并確保關(guān)鍵設(shè)施的正常運(yùn)行時(shí)間。
通過將傳感器負(fù)載、激光掃描儀等硬件和軟件添加到Spot，波士頓動(dòng)力完成了對機(jī)器狗從事建筑行業(yè)工作的定制化改造。改造后的Spot可以完成站點(diǎn)進(jìn)度監(jiān)控、BIM模型比較、數(shù)字孿生創(chuàng)建等復(fù)雜工作，吸引了德國初創(chuàng)公司Holobuilder；英國知名國際性建筑、規(guī)劃和設(shè)計(jì)公司 Foster + Partners ；外國最大私人建筑公司之一Brasfield& Gorrie 及其長期合作伙伴外國無人機(jī)解決方案提供商DroneDeploy；世界頂級建筑公司Swinerton 與波士頓動(dòng)力達(dá)成合作。
在公共安全方面，警察部門使用 Spot 檢查可疑包裹和環(huán)境中是否有危險(xiǎn)材料或爆炸物，遠(yuǎn)程評估敵對威脅，并在緊急響應(yīng)場景中搜索結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)的環(huán)境；消防部門使用Spot遠(yuǎn)程查看潛在危險(xiǎn)情況，通過在采取行動(dòng)之前遠(yuǎn)程評估現(xiàn)場，可以做出更明智的決定，從而降低風(fēng)險(xiǎn)、提高安全性，保護(hù)急救人員和公眾的安全。雖然Spot在警局的工作迫于“政治正確”無疾而終，但其在行動(dòng)中與警察的配合和表現(xiàn)無疑為四足機(jī)器人的發(fā)展指明了一個(gè)方向。
在公用事業(yè)方面，遠(yuǎn)程醫(yī)療機(jī)器作為一個(gè)新的應(yīng)用場景也已開始被波士頓動(dòng)力公司所挖掘。Spot已于去年在波士頓的一家醫(yī)院使用。通過給Spot加裝iPad和雙向收音機(jī)，實(shí)時(shí)傳輸醫(yī)生的實(shí)時(shí)信息，Spot減少了醫(yī)護(hù)人員與潛在新冠陽性患者的互動(dòng)，在保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的同時(shí)也節(jié)省了有限的個(gè)人防護(hù)裝備。
波士頓動(dòng)力正積極研究為Spot加裝遠(yuǎn)程生命檢查，以使用熱像儀技術(shù)執(zhí)行溫度檢查和呼吸頻率等計(jì)算任務(wù)；將外部開發(fā)的邏輯應(yīng)用于外部安裝的RGB攝像機(jī)，以捕獲變化的血管收縮以測量脈搏頻率；加裝紫外線消毒以對醫(yī)院區(qū)域進(jìn)行消毒。這些通過實(shí)踐總結(jié)出的想法和創(chuàng)新為四足機(jī)器人開發(fā)醫(yī)療場景提供了一定的思路。
在探索地球之外是否有生命方面，Spot也將發(fā)揮重要作用。波士頓動(dòng)力與 NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室共同改造了一個(gè)由Spot組成的強(qiáng)大機(jī)器人團(tuán)隊(duì)：一臺可以不受地形限制隨意走動(dòng)、帶有通信等強(qiáng)大功能的Spot負(fù)責(zé)探索與通信；一臺帶有機(jī)械臂的Spot負(fù)責(zé)取出拭子并采集詳細(xì)樣本，然后將其放入儀器中進(jìn)行化學(xué)成分分析；一臺配備先進(jìn)相機(jī)可以非常近變焦、看到不同光譜的Spot負(fù)責(zé)觀察；及其他加裝不同設(shè)備的Spot。在將這些機(jī)器人放入深達(dá)數(shù)百米、Spot事先沒有了解過地圖和環(huán)境特征的火星模擬洞穴進(jìn)行探索外星生命演示時(shí)，取得了非常成功的成效。
▍四足機(jī)器人是升級版的AGV / AMR？
通過上述對四足機(jī)器狗應(yīng)用場景的總結(jié)很輕易就會發(fā)現(xiàn)，似乎每個(gè)品牌的機(jī)器狗在被應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)場景中時(shí)，都對其本身進(jìn)行軟件和硬件的加裝和改造。沒有外掛加持的機(jī)器狗更像是一個(gè)機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)、對復(fù)雜地形有著更好適應(yīng)性的移動(dòng)工具，除了搬運(yùn)東西沒有其他用途。
從這一點(diǎn)上看，可以將其看作是工業(yè)級應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人AGV / AMR的升級版。如果將AGV / AMR看作是一種輪式的移動(dòng)平臺，四足機(jī)器人則可以看做是輪式機(jī)器人的變形。通過對外形的改造，四足機(jī)器人在擴(kuò)充AGV /AMR承載面積的同時(shí)，還改進(jìn)了其對地面要求較高的輪式移動(dòng)方式，對AGV /AMR進(jìn)行了徹底的升級：輪式升級為四足將移動(dòng)范圍由室內(nèi)擴(kuò)大到了室外、應(yīng)用范圍則從物流擴(kuò)大至建筑、醫(yī)療、巡檢等各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)。
四足機(jī)器人的研發(fā)初衷是作為一款移動(dòng)交通運(yùn)輸工具，當(dāng)運(yùn)輸因?yàn)榧夹g(shù)的原因被迫舍棄，一只價(jià)格昂貴、能走路的機(jī)器狗看不到任何的方向。幸運(yùn)的是，有一批四足機(jī)器人公司跳脫出了移動(dòng)交通運(yùn)輸工具的限制，從更廣的角度出發(fā)，將其視作移動(dòng)平臺，開發(fā)出了各種應(yīng)用場景。把四足機(jī)器人作為移動(dòng)平臺進(jìn)行改造令其有了各種應(yīng)用可能，也為其開拓了更為廣闊的市場。
目前，四足機(jī)器人仍尚在起步階段，其應(yīng)用與市場仍有大片的空白等待各家爭搶。更加令人欣慰的是，我國沒有忽視掉四足機(jī)器人這個(gè)在未來有著巨大發(fā)展?jié)摿ι踔量赡苁穷嵏补I(yè)的存在。諸如騰訊、小米等我國企業(yè)已經(jīng)注意到了這一點(diǎn)并開始進(jìn)軍四足機(jī)器人行業(yè)，較為成熟的四足機(jī)器人企業(yè)比如宇樹科技，我國也已經(jīng)擁有。希望這些我國四足機(jī)器人企業(yè)能抓住機(jī)遇、奮起直追在未來有更好的發(fā)展。
