中國仿人機器人驚豔CES！獨家對話優必選CTO熊友軍

智東西1月9日美國CES 2019現場報導，一年一度的美國消費電子展（CES）已經成為了科技企業對外秀肌肉、展示公司新品和重大進展的最佳場合之一。

2018年初，國內人工智能獨角獸、服務機器人企業優必選曾在CES2018上首次展示了其研發的雙足機器人Walker，並秀出了下樓梯、踢足球等技能，吸引了海內外眾媒體的熱烈關注，智東西也在第一時間進行了現場報導（對話吳牟雄：解讀優必選首款雙足機器人研發背後的難點）。

優必選創始人兼CEO周劍曾當場立下Flag：將在CES2019上展示帶有雙臂、更成熟、更類人的Walker。在CES 2019的第一天，智東西赴美小分隊專程來到了優必選的展台，一探優必選大型仿人服務機器人Walker這一年來的進展。

左為第一代Walker，右為Walker新一代

今年，優必選將Walker更新為“Walker新一代”。在一年的時間裡，Walker從硬體、軟體到AI能力都獲得了突飛猛進的進展，也代表了中國機器人公司在大型仿人機器人方面取得的突破。

從外觀上看，Walker新一代已經具備了人形機器人的基本形態，它有手能抓取、有腿能走動、有腦能交流，而表情等多模態互動方式也讓Walker新一代更具親近感。周劍曾說過，優必選的夢想是“讓人形機器人走進千家萬戶”，Walker作為優必選大型仿人機器人領域的全新嘗試，也從這一場景出發，開發出了諸多家庭必備技能，如端茶倒水、開門關燈、彈琴作畫等。

看到Walker第一代，也許有人會想起本田的人形機器人ASIMO。雖然從外形上看，Walker新一代與ASIMO有些類似，但Walker新一代做了更多優化的設計，Walker新一代的電池並沒有像ASIMO那樣背在背部，而是採用了隱藏設計；它還增加了類似於《機器人總動員》中Eve一樣的雙眼，看上去十分乖萌；金色/灰色的條紋配色也讓Walker新一代看上去更具設計感。

“光說不練是假把式。”在CES2019現場，Walker新一代就大秀了一番。

Walker新一代為何會在僅僅一年的時間內進步得如此神速？它離正真進入家庭和人類一起生活還有多遠？

優必選CTO熊友軍

帶著這些疑問，在CES 2019期間，智東西還與優必選CTO熊友軍進行了一次深度對話，就Walker新一代背後研發的難點、優必選的心路歷程以及雙足機器人商業化的進展問題進行了深入交流。

彈琴、抓取、“推不倒”——硬體性能全面提升

做人形機器人一直是優必選的夢想，2015年優必選正式立項開始嘗試研發大型人形機器人。

“Walker採用的是模塊化的設計，雙腿和雙臂的研發分屬兩個項目。在第一代上，我們先把機器人的雙腿做出來，解決行走問題”，熊友軍說到。

在CES 2018上，優必選首次在全球亮相了雙足機器人Walker第一代。為了體現Walker雙足的移動能力，優必選弱化了軀幹部分的佔比，當時也有人戲稱Walker“胸以下都是腿”。第一代Walker的成功不僅激勵了優必選的信心，也讓優必選向著研發出大型人形機器人邁出了非常重要的一步。

“做出雙腿之後，我們又開始做雙臂的研發，然後將兩個部分組合在一起，繼續做算法調試”，熊友軍介紹說。

僅僅一年之後，優必選將Walker進行了全面的更新。僅從外形上，Walker新一代的改變就已顛覆了第一代產品。它不僅擁有了雙臂和靈巧的雙手，整個軀體的比例也更加協調，身鋼彈145cm，與10歲左右的兒童身高相當。

由於加入了雙臂，優必選將Walker的各硬體進行全新的設計，尤其是優必選自研的大扭矩新舵機的加入，讓Walker具有了靈活運動的可能。

除現場演示的幾項功能外，Walker還具有更多的技能，詳情請下戳影片（Walker全功能介紹）：

1、靈巧雙手——彈琴、作畫不在話下

今年，Walker新一代外觀上最突出的亮點是增加了一對7自由度的雙臂。據熊友軍介紹，Walker新一代的單臂伸展時可承受1.5kg的重物（相當於3瓶500ml的礦泉水的重量），雙臂合作下最大可以舉重10kg（相當於20瓶500ml礦泉水的重量）。

除了承重外，Walker新一代的手指也非常靈活，除了現場演示的抓取物品外，智東西還了解到Walker新一代還可以彈琴、作畫。

也許你曾聽說過全球知名的彈鋼琴的機器人TEO，它彈奏鋼琴的能力甚至讓郎朗都深感佩服。不過，TEO實際上擁有53根手指，這些手指分別搭載在琴鍵上才能快速演奏出美妙的旋律。而據熊友軍介紹說，Walker新一代可以像人類一樣，用雙手的10根手指在琴鍵間切換。

2、手眼協調——“力+位置”雙重反饋定位

在CES 2019現場，Walker新一代還演示了打開冰箱門，從中取出飲品，並將水拿給“主人”的技能。

機器人雙手的設計此前在業內也曾出現過，在優必選的商用服務機器人Cruzr（克魯澤）上，就有手臂和雙手的設計。那麽為什麽Walker新一代可以實現對不同物體的準確定位和抓取呢？

熊友軍告訴智東西，Walker新一代具有手眼協調功能。在物體定位方面，業內常見的是通過攝影頭等視覺傳感系統獲得物體的位置和姿態資訊。Walker新一代在位置反饋的基礎上，又加入了力反饋資訊。

力反饋的基礎則是基於Walker新一代靈巧手關節內的力傳感器，再配合上力控算法，這才讓Walker有了“力”的感覺，不至於捏破或者捏碎物品。而這一反饋系統的研發涉及到了硬體和算法兩個層面。

智東西從這位CTO口中了解到，靈巧手對關節的靈活度要求極高，因此也對舵機的精度提出了調整。想要讓機器人知道以多大的力如何握著物體，則需要識別出物體的狀態、朝向、形狀等資訊。

在算法層面上將涉及運動、視覺領域的多種算法。為此，優必選的研發團隊構建了非常多的動力學和運動學模型，建模後又持續對算法不斷進行優化，這才讓機器人不至於抓偏或者碰撞到物體。

3、新研伺服舵機——一體化驅動單元

伺服舵機是機器人核心零組件之一，同時也是機器人靈活運動的硬體基礎。

優必選在舵機領域有著十多年的技術積澱。早在2008年，優必選就開始鑽研伺服舵機，最終在2012年取得了突破，成功自研出了伺服舵機，使其成為優必選技術護城河中的關鍵一環。周劍及團隊“死磕”伺服舵機的故事，也一直被業內津津樂道。

在Walker新一代上，優必選自研了全新的高性能伺服舵機。據熊友軍介紹，由於Walker新一代相比於第一代產品重量變大了，對動作的爆發力和精確性要求也更高了，需要輸出力矩更大、控制精度更高的伺服舵機。因此，優必選針對其特性，專門研發了新的伺服舵機。

新的伺服舵機採用一體化的驅動單元設計，擁有從2.5Nm到160Nm的系列伺服舵機作為驅動單元，速度可以達60轉/分鐘，支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。智東西了解到，新的伺服舵機對傳動和結構進行了優化配置，相應的電機驅動與控制算法也進行了針對性的優化。

4、柔性設計——與人安全互動的基礎

除了基於應用性能上的硬體提升外，優必選在Walker新一代上已經開始實實在在地考慮到大型仿人機器人進入人類生活中的要求了，其中最關鍵的問題就是人機互動的安全性。

熊友軍告訴智東西，Walker新一代全身都採用了柔性控制設計，增加了非常多的柔性算法，可以保證人類在與Walker進行互動中的安全。比如，當Walker想要關上一扇門時，剛好有人類進行阻擋，Walker會停止繼續運動讓，以免讓人類和自己受到傷害。

當Walker碰到桌子、凳子時，由於柔性控制的存在，Walker不會“硬碰硬”而是會進行避讓，以免其他物品受到損害。

對於Walker自身的安全，優必選也做了非常多的思考。比如，當人類用手推Walker時，並不會輕易將它推倒，Walker會自動進行平衡調節。

熊友軍介紹說，Walker新一代在站立或行走過程中，受到外部衝擊擾動或慣性擾動時，可以通過腿部的柔順控制可以調整自己本身的位置和姿態，從而可以保持自身的平衡。當外界擾動過大，它可以調整落足點來獲得平衡，“即便是在家中地板上踩到滑鼠，Walker也不會失去平衡”。

柔性的設計也使得Walker新一代擁有一個特殊的模式狀態——零力模式。在零力模式下，人手可以安全地拖動機器人進行動作演示，Walker新一代則可以隨後複現這些動作。在熊友軍看來，這個模式可以讓Walker新一代更快更簡單地學習並執行很多任務。

識人、開燈、“滿地跑”——Walker的六大AI能力

今年的Walker新一代可以說是驚豔了CES 2019，除了看得見的硬體創新之外，其背後有一套軟體系統起著關鍵作用。與此同時，優必選的AI技術在Walker新一代上也得到了充分和全面的展示。

1、ROSA作業系統——Walker的智慧大腦

ROSA作業系統是優必選在2018年9月發布的智能機器人作業系統，集成了優必選多年研究的技術，包括語音操控、視覺識別、定位導航、運動控制、表現力等。ROSA系統還擁有模塊化、可擴展、松耦合、全集成四大特點，讓開放者不需要再去打底層研究，可以直接調用上述這些技術。

熊友軍告訴智東西，自ROSA作業系統發布後，優必選的全系列產品都開始使用這一系統，Walker也不例外。“由於系統非常穩定，Walker新一代的調試過程也非常順利，ROSA作業系統打了一個很好的基礎。”

由於ROSA作業系統此用了模塊化設計的優勢，大大提升了Walker新一代的推出速度。因此雖然Walker新一代相比於第一代產品，無論從硬體還是軟體層面都做了大幅度的優化，但整個周期僅為一年。

2、多模態的人機互動——充分模擬人類間互動方式

多模態互動是近年來人機互動領域研究的重點方向，其意指將多種感官進行了融合，通過文字、語音、視覺、動作、環境等多種方式進行人機互動，充分模擬人與人之間的互動方式，讓機器人的智能互動更豐富、更類人、更生動。

今年9月，優必選發布小型智能機器人悟空，其中增加了許多的擬人化的設計，打哈欠、轉眼珠都讓悟空顯得俏皮又可愛。在Walker新一代上，優必選也採用了多模態的人機互動方式，除了基本的語音互動外，還會給交流者反饋表情和動作，像悟空一樣會不時地眨眨眼、扭扭頭。

熊友軍還表示，Walker新一代還會利用大數據不斷地進行學習，“它會變得更聰明和更懂你”。“物理互動是一個非常好的切入點，優必選會持續在這個方向上跟進。”

3、控制智能家居——“語音+自動化”的雙路控制

讓人形機器人走入家庭，是優必選和創始人周劍夢想。在Walker新一代上，我們已經能看到優必選對於家庭場景進行的考慮。

目前，控制智能家居設備是智能家居中控設備的核心能力，手機、智能音箱、智能電視廠商都在努力想成為智能家居場景的中控中心。在優必選看來，智能機器人才是最合適的智能中控選擇。

在CES 2019展上，Walker新一代就秀出了作為智能家居中控系統的實力。智東西了解到，通過用戶的語音控制，Walker新一代可以實現控制廚房燈的開關以及切換燈的顏色，以及控制智能窗簾、台燈、智能插座的開關，並能讓智能插座接入智能家電。

相比於智能音箱，Walker新一代還有一項重要優勢，“除了通過聯網協定控制智能家居外，Walker新一代還可以進行自動化的控制智能家居。”簡單來說就是，Walker可以像人一樣，直接走過去開關燈。

4、機器視覺——人、物、場景三大識別能力

在機器視覺領域，Walker新一代具有人臉識別、物體識別和場景識別功能。

在人臉識別方面，Walker新一代可以識別並分析豐富的人體數據，包括性別、年齡、身份、情緒、姿態等多種資訊。

在物體識別方面，Walker新一代則可以識別並分析物體數據，包括位姿、類別、操作點等資訊，為Walker新一代進行互動和操作提供穩定的外部資訊。

在場景識別方面，Walker新一代可以根據空間特徵識別出其所處場景，比如家居場景下的客廳、廚房、臥室等。

5、U-SLAM——無標記物自主導航定位

機器人的導航定位一直是業內關注的重點，也稱為了判斷一家機器人企業是否具有核心技術的因素之一。在導航定位方面，優必選擁有自研的基於三維視覺的定位導航系統U-SLAM。在U-SLAM技術的加持下，Walker不僅可以實現實時定位、路徑規劃與主動避障的等功能，優必選自研的防抖算法還能有效解決由本體運動引起的視覺抖動問題。

在導航避障方面，此外業內常用的是雷射雷達或是視覺和雷達結合的複合型導航方式。在Walker新一代上優必選實現了三維的視覺導航，可以獲得外部環境中更加豐富的諸如輪廓、顏色、深度等資訊，無需在環境中使用標記物等幫助Walker新一代進行定位。

據熊友軍介紹，基於是視覺的主動避障技術會讓Walker新一代在避障時考慮障礙物的運動狀態，對物體進行姿態識別，同時自身的路徑規劃器也會根據預測的障礙物運動軌跡以及地圖資訊，在時間和空間兩個緯度上規劃處避障導航的最優路徑。

此外，為了讓Walker新一代更好地適應家庭環境下中的地毯、地板、大理石等不同材質的地面，優必選對Walker新一代的腳踝和膝關節都進行了重新的設計。配合著優必選的運動控制算法，Walker新一代得以實現在不同材質的地面進行穩定行走，同時能夠適應障礙物、斜坡、台階、不平整地面等複雜環境。

熊友軍告訴智東西，Walker新一代目前可以達到每小時1.5公里的行走速度，相當於一般人正常狀態下的步速，能夠滿足家庭日常場景的使用需求。

6、通訊領域——為5G網絡做好準備

目前，全球的5G網絡尚處在建設中，由於其高帶寬、低時延的特性，諸多行業期待著它的到來。智東西了解到，Walker新一代也為5G網絡做好了準備，在雲計算、IoT、NLP等領域，Walker新一代可以切換至最新的通訊技術。

當智東西問到，5G網絡對智能機器人研發有哪些推動作用時，熊友軍表示，5G將會在三個方面給智能機器人帶來影響：

第一、機器人的應用範圍將會得到拓展。目前機器人的語音合成、自然語言處理、內容資源、智能視覺等都基於雲端，當5G時代到來後，機器人雲端處理的時延將會大幅度縮短，人類可能都無法感知到這個時延。人類直觀的感覺是機器人的反應變得十分快速，這將使機器人應用邊界進一步延展。

第二、5G時代到來後，智能機器人更多的功能可以放在雲端，將會大幅度降低機器人本地處理器的負擔，也會讓機器人的成本降低。

第三、5G到來後物聯網將會進一步普及，機器人與其他智能設備之間可以進行更好的互動，更有利於刻畫用戶畫像，提升用戶的體驗。

Walker的一條腿已邁入你家大門

在類人機器人領域，本田的ASIMO是一款經典產品。從1986年開始，本田經歷了多代產品研發才最終於2000年定型了ASIMO的形態。不過，本田一直沒有將ASIMO對外銷售，也許是由於高昂的研發費用讓本田不得不在2018年宣布終結了ASIMO項目的研究，給整個行業都留下了深深的遺憾。

今天，優必選Walker新一代重現點燃了人們對大型人形機器人的熱情與期待。

從今天的展示來看，Walker新一代已經集成了當下產業內最前沿的機器人和人工智能技術，已經基本定義了大型智能機器人在家庭場景工作的基本能力。無論是端茶送水、彈琴作畫，還是控制智能家居設備、與人“談笑風生”，Walker新一代已經初步滿足了人們對智能機器人的需求。

從2015年立項做雙足機器人Walker開始，優必選就為Walker規劃出了一條十分清晰的研發路徑，並為Walker定義了家庭服務、智能康養、商業服務和科研開發四大場景。在研發方面，優必選逐漸攻城掠地，先從雙足研究開始解決機器人的行走問題，然後再將雙臂和雙手引入，並將時下最前沿的AI技術加入到智能機器人中。

不過，在優必選看來大型類人機器人真正落地到家庭中，還有一段的路要走。在2018年世界機器人大會上優必選創始人兼CEO周劍說過，真正的真人形的機器人要三十年甚至五十年才能實現商業化，但五到十年裡，一些仿人形的機器人有可能進入家庭。

那麽，Walker落地到底還缺少什麽？優必選對Walker下一代產品的計劃又是什麽呢？

熊友軍這位優必選技術的操盤者告訴智東西，智能機器人在人工智能技術、舵機、電池等上下遊產業鏈成熟度還需要提升。優必選對Walker下一代產品的計劃將圍繞“降低成本和提高可靠性”進行。

熊友軍還告訴智東西，“智能機器人會是第三代人機互動中心，優必選在人工智能領域也進行了深度的布局。”人工智能和機器人的先進技術、核心技術是買不到的，要靠企業持續投入大量人才、資金並進行長期持久的研發。在優必選看來，“對於核心技術，不只要布局未來5-10年，更要布局未來50年的前沿技術。”

目前，優必選除了各產品線的研發部門外，還成立了自己的研究院，吸引了一大批優秀的專家學者。其在伺服舵機、步態運動控制算法、機器視覺、語音/語義理解、情感識別、U-SLAM等智能機器人核心技術領域都進行了深度布局。

此外，優必選不僅與清華大學、華中科技大學分別成立智能服務機器人聯合實驗室，還與雪梨大學成立了人工智能研究院。研究方向涉及：人形機器人驅動伺服、步態運動控制算法、機器視覺、語音/語義理解、情感識別、U-SLAM等多領域。

優必選對於核心技術的深沉的執念，從創始人周劍從2008年開始賣車賣房“死磕”伺服舵機之時就早已種下。

結語：我們離“機器人管家”還有多遠？

人們對於智能機器人的幻想已經存在了近一個世紀了。儘管今天各種類型的機器人層出不窮，但在大部分人的想象和期待中機器人的形象仍是類人形態的機器人。1999年的一部美國影片《機器管家》被奉為經典，其中的機器人管家安德魯成為了人們對機器人形態的普遍幻想。

近兩年來，隨著人工智能時代的到來，給機器人研發帶來了巨大推動力。在2018年，我們看到了機器人索菲亞、數字虛擬人Siren爆紅，波士頓動力的兩大網紅機器人Atlas和Spotmini也頻頻亮出新的技能。這一切始終給人們帶來一種智能機器人時代即將到來，而又若即若離的錯覺。

如今一些小型的消費級機器人產品、智能音箱等也開始走入到人們的生活中，雖然這些產品以語音技術為核心驅動點的，但也在進一步推進機器人大腦的成熟。而在硬體層面，雙足的移動能力、雙手的抓取能力雖有突破，但如何穩定運行、如何百試不爽始終是研發中的重難點。

此次，優必選Walker新一代的正式亮相，不僅集成了時下機器人和人工智能研究領域的最新前沿技術，並且以落地應用為前提已基本定義了智能機器人在家庭場景場景中的基本能力。同時Walker也代表了中國機器人公司在大型仿人服務機器人方面取得的突破。而僅用兩年解決雙腿移動能力，僅用1年時間解決手臂和整個肢體配合問題的驚人速度，也讓智能機器人的研發真正進入到了快速開發、快速調試的路線上來。

Walker新一代讓我們相信，“機器人管家”正在成為現實。