運(yùn)動(dòng)機(jī)器人“智障”了嗎?
在草坪上奔跑、跳躍、后空翻,一步一個(gè)坑;吭哧吭哧爬樓梯,震的樓梯一直顫抖……
這些“搗蛋行為”,都來(lái)自波士頓動(dòng)力的機(jī)器人。
從這家公司發(fā)布第一個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)視頻開(kāi)始,幾乎每一次,它們的新動(dòng)態(tài)都能引起行業(yè)的極大關(guān)注。原因無(wú)它,打上“波士頓動(dòng)力”標(biāo)簽的機(jī)器人,在運(yùn)動(dòng)控制方面,都是行業(yè)頂級(jí)。
但即便如波士頓動(dòng)力的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)那些小孩子隨手可作的動(dòng)作行為時(shí),依然表現(xiàn)的無(wú)法令人滿(mǎn)意。對(duì)機(jī)器人行業(yè)來(lái)說(shuō),運(yùn)動(dòng)能力為什么會(huì)這么得難?
這得從運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展歷程開(kāi)始說(shuō)起。
事實(shí)上,運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的準(zhǔn)確研發(fā)史很難追溯。兩千多年前古代中國(guó)人發(fā)明的指南車(chē)大概可以稱(chēng)得上是運(yùn)動(dòng)機(jī)器人這一概念的鼻祖了。車(chē)內(nèi)搭載一個(gè)“機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)”,利用傳遞轉(zhuǎn)向時(shí)兩車(chē)輪的差動(dòng)信息指明方向,無(wú)疑這是機(jī)械控制技術(shù)的一次成功應(yīng)用。
到1961年,Unimation為通用汽車(chē)研發(fā)了世界第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,用于生產(chǎn)汽車(chē)門(mén)、車(chē)窗把柄、換檔旋鈕、燈具固定架,以及汽車(chē)內(nèi)部的其他硬件等。至此,機(jī)器人開(kāi)始替代人類(lèi),逐漸被應(yīng)用于多個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中。
而隨著現(xiàn)代相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新應(yīng)用的出現(xiàn),單純的機(jī)械運(yùn)動(dòng)早已不能滿(mǎn)足需求,運(yùn)動(dòng)機(jī)器人的概念開(kāi)始被慢慢普及開(kāi)來(lái),研發(fā)難點(diǎn)也被廣泛重視起來(lái)。
運(yùn)動(dòng)機(jī)器人,應(yīng)該是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多功能為一體的綜合硬件系統(tǒng)。
要做到這些,便要求我們?cè)跈C(jī)器人“體內(nèi)”必須匯集諸如傳感器技術(shù)、信息處理、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、自動(dòng)化控制工程以及人工智能等多項(xiàng)尖端技術(shù),要求機(jī)器人擁有靈活的“運(yùn)動(dòng)腦”,而這些在世界范圍內(nèi),都不是短時(shí)間可以達(dá)成的。
沒(méi)有運(yùn)動(dòng)腦,機(jī)器人只能是“人工智障”
“對(duì)于機(jī)器人行業(yè)來(lái)說(shuō),有三大關(guān)鍵技術(shù):計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)義理解和運(yùn)動(dòng)控制。而運(yùn)動(dòng)控制,是較難的一關(guān)!痹谡劶皺C(jī)器人控制關(guān)鍵技術(shù)時(shí),Vincross COO徐凱強(qiáng)曾如是說(shuō)。
雖然是一個(gè)搞笑視頻,但不難窺見(jiàn),所謂的“運(yùn)動(dòng)機(jī)器人”不管是行為控制、還是環(huán)境判斷等能力都與期望中有極大的差距。不客氣地說(shuō),它們還處于“人工智障”的階段。
為此鋼鐵俠機(jī)器人創(chuàng)始人&CEO張銳認(rèn)為,“它們需要擁有一個(gè)‘會(huì)運(yùn)動(dòng)的腦子’,也就是‘運(yùn)動(dòng)腦’!
縱觀(guān)當(dāng)前推出的各種運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人,要么只能“站”在原地,用一個(gè)“畫(huà)”著人臉的屏幕說(shuō)著前言不搭后語(yǔ)的話(huà),可以稍微點(diǎn)頭搖頭;要么就是一舉一動(dòng)非常機(jī)械,擺動(dòng)著雙手雙腳跳舞,毫無(wú)實(shí)際應(yīng)用意義可言。
能自主規(guī)劃路線(xiàn)、感應(yīng)環(huán)境自動(dòng)避障地移動(dòng),可以通過(guò)靈活的關(guān)節(jié)不機(jī)械地活動(dòng),是對(duì)機(jī)器“人”最基本的要求。
而這其中,有兩大技術(shù)難關(guān):移動(dòng)和活動(dòng)。
移動(dòng)得不好,就會(huì)亂碰亂撞;活動(dòng)得不好,就毫無(wú)靈性,彷如智障。
移動(dòng)的關(guān)鍵在“底盤(pán)”,機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳感器和算法三者缺一不可
按照移動(dòng)方式劃分,移動(dòng)機(jī)器人可大致被分為:輪式、履帶式和足式三大類(lèi)。而前兩類(lèi)機(jī)器人移動(dòng)的關(guān)鍵,都在下半身,也就是俗稱(chēng)的“底盤(pán)”。
科沃斯機(jī)器人(南京)人工智能研究院院長(zhǎng)于元隆表示,“底盤(pán)”其實(shí)只是一個(gè)載體,其中搭載和應(yīng)用了傳感器、智能算法和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等三大關(guān)鍵技術(shù)。
從當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人的工作狀態(tài)看,其主要的工作流程應(yīng)該是“傳感器用于感知環(huán)境,并將環(huán)境信息傳輸給‘控制大腦’,也就是智能算法;‘大腦’通過(guò)分析環(huán)境信息給出‘執(zhí)行命令’,最終控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出行為動(dòng)作。”
傳感器方面,更準(zhǔn)、更高精度的環(huán)境感知能力是評(píng)價(jià)其性能最重要的指標(biāo)。但高性能的傳感器,就意味著高成本。以科沃斯為例,克服傳感器依賴(lài)進(jìn)口、高成本等問(wèn)題,擁有自主研發(fā)的傳感器專(zhuān)利是唯一解決之道。
而智能算法,也是近幾年各大機(jī)器人廠(chǎng)商重點(diǎn)發(fā)力的部分。這其中,涉及到了環(huán)境感知、導(dǎo)航定位、避障、決策、視覺(jué)、語(yǔ)音、人機(jī)交互等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
同時(shí)于院長(zhǎng)也表示,“現(xiàn)在各個(gè)廠(chǎng)商在智能算法方面還處于淺水區(qū),只是做到了一些基本功能的應(yīng)用。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是現(xiàn)在的機(jī)器人還不夠聰明!
這里的“不夠聰明”體現(xiàn)在三方面:第一,感知能力不夠智能;第二、行為決策能力不夠;第三,人機(jī)交互性差。
就目前的發(fā)展趨勢(shì)看,多模態(tài)傳感器和智能算法相結(jié)合是一種有效的解決方式。當(dāng)機(jī)器人可以有效地感知環(huán)境變化、準(zhǔn)確地推理和做出決策、結(jié)合用戶(hù)需求提供針對(duì)性服務(wù)時(shí),就是我們進(jìn)入“深水區(qū)”的時(shí)候了。
驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)方面,則涉及了機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有效驅(qū)動(dòng)力、減速器等多個(gè)機(jī)械工程問(wèn)題。而這些,都直接關(guān)系到機(jī)器人移動(dòng)時(shí)的靈活性。
想必,誰(shuí)也不想看到機(jī)器人要么不動(dòng),要么“嗖”地沖出去然后撞倒墻上的場(chǎng)面吧。
也正因?yàn)榇耍?dāng)前大多移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用都只局限于室內(nèi)場(chǎng)景中。而市場(chǎng)所需要的機(jī)器人,應(yīng)該擁有更多的能力,如自然地做著肢體動(dòng)作,可以“端茶倒水”,甚至“翻山越嶺”。
這就涉及到機(jī)器人的活動(dòng)能力了。

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