雙足機器人的研發難度比傳統的輪式機器人、履帶式機器人復雜的多,為何那么多科研人員還要投入全部精力去研究雙足機器人?
填補國內市場空白、打破技術僵局
首先是國內機器人行業中,大多是輪式機器人、履帶式機器人,或者雙足仿人型也都是小型的娛樂類桌面機器人。雖然國內很多高校實驗室也在研究雙足機器人,但是由于人員配置和研究方向、時間精力等方面的限制,并不能保證效率。高校、科技館和科研機構有需求,國內沒有現成的技術拿來做研究,只能從國外購買。而國外要么售價太高(比如波士頓動力的Atlas售價200萬美元),要么對華禁售,這種情況嚴重影響我國機器人的科研進展。
于是國內有科技公司認準了這一市場現狀,做雙足大仿人機器人的科研,可以給高校和科研工作者更多的深入研究機會。一方面解決目前高校和科技館等場所的科研需求,填補市場空白,節省高校的投入;另一方面也可以促進我國在這一領域的技術進步,打破技術僵局。
適應能力更強、適用場景更加復雜
其次是雙足機器人的使用場景更加復雜,應用領域更加廣泛。傳統輪式機器人、履帶式機器人使用場景局限性大,傳統的輪式機器人越障能力差、地形適應能力差、轉彎效率低,或轉外半徑大,容易打滑,不夠不平穩。而履帶式機器人對地形的要求也很高,對高地落差較大的地形無能為力,不及雙足機器人靈活方便。雙足式機器人幾乎可以適應各種復雜地形,能夠跨越障礙,有著良好的自由度、動作靈活、自如、穩定。舉個例子,餐廳使用的輪式服務機器人,對地形要求很高,可能還需要人去協助,并不能實現完全的智能服務。
現在智能機器人細分太多,可能一個家庭里將同時容納掃地機器人、洗碗機器人、早教機器人等各種空間占用者,是否還需要再添一個收納機器人來整理所有的機器人呢?亦或者是,只使用一個像人一樣可以開發更多使用功能的雙足大仿人機器人?

應用更廣泛、符合機器人的未來發展方向
為什么做雙足機器人?這是鋼鐵俠科技不斷被問到的問題。實用性不明確一直是雙足機器人研究者面臨的難題。正如美國Agility Robotics的合作者,密西根大學校級教授Jessy Grizzle所言:假如有一天你的腿受傷了,你會希望換個輪子嗎?
以下翻譯自Robot Plotform的論述也許會給你啟發:
現如今輪式機器人已經在機器人界占據了主要地位并且似乎非常受歡迎,然而創造者們正努力尋找著一種能夠工作在任何環境中的合適的替代輪式機器人的方案。為機器人裝上腿可能是這樣的一種為無準備地形設計的解決方案。
腿對于人類或動物不是件新鮮事,但是為機器人裝上腿是一個復雜的過程。嬰兒學習行走和其中所涉及的學習曲線是人們普遍注意但經常忽視的事實。即使是我們這樣聰明的人類都要花費數年去學習行走,可以想象為機器人創造腿并且教會它怎樣行走是多么困難。雖然廣泛的研究已經在腿式機器人領域展開,但研究者們仍在努力構建一個可以仿真人類行走或者任何動物運動的腿式機器人。
為機器人裝上腿是一個復雜的任務,但和輪式機器人相比,腿式機器人有很多的優勢,并且我們的世界中大多數活體生物都通過腿來適應任何環境和地形(除了使用鞭毛的細菌,算是一種生物輪)。以下是腿式機器人相比于輪式機器人的幾個優點:
1. 腿式機器人或足型載具可以運行在任何輪式機器人不能工作的表面上。有適應于不同的表面的不同的輪子,但是沒有一個標準能工作在任何表面上。此外,輪式是被設計于工作在準備好的表面比如光滑表面、道路、軌道等等。
2. 腿式機器人可以跳過或者跨越障礙物,而輪式機器人需要用某種方式穿過它或者采取另外的路徑。
3. 輪式機器人需要運行在連續的路徑中,而腿式機器人可以跨過分離的路徑前進。例如,如果一個特定的城市遭遇地震,那么表面就會有非連續路徑,這就是該讓腿式機器人出場的舞臺。
4. 腿式機器人可以避免在輪式機器人中無法避免的不必要的立足點。
5. 腿式機器人幫助我們探索認知人類和動物的運動。
6. 一旦我們從我們改良的棲息地遷移到粗糙,巖石,沙質,陡峭和不合適的地形,我們將會發現我們輝煌的發明車輪,將會變得毫無作用。
7. 最后,再造人類或者動物和挑戰自然的嘗試是令人興奮的。
自從發明機器人的開始以來,對兩足機器人(具有兩條腿的機器人)的研究已經持續地進行,特別是對于發展中的類人型機器人。 創造類似于人的機器人將意味著它們不進行任何改變就可以在相同的人類工作環境中使用。這意味著它們被建造用來模仿人類和人類的行為。
雙足機器人是動態穩定的,需要復雜的控制算法來使它們站立時平衡。 來自本田的“ASIMO”和來自索尼的“QRIO”以及來自鋼鐵俠科技的Artrobot都是可以行走、跑步、站立甚至跳舞的雙足機器人的優秀例子。 這些機器人通過規劃其腳步來保持穩定性。 計算每一步并且以使得移動重量時下一步仍然能使機器人穩定。 雙足機器人的優點是較少的腿數,這能保證更少的重量和更少的腿間協調。

2016年6月中國人工智能學會理事長李德毅在鋼鐵俠科技成立院士工作站,他認為,“該類型機器人在人機交互和復雜地形的適應方面有天然優勢。如果運動平衡問題解決好,再用人工智能技術當大腦,仿人機器人將具備廣闊的應用場景和巨大的商業化價值,不僅可在機場、酒店、養老等服務行業廣闊應用,在高校教具、娛樂影視、軍用裝備等方面也具有重要價值。”
隨著人工智能的發展,在未來的生產生活中,仿人型雙足行走機器人可以幫助人類解決很多問題,比如送餐、馱物、搶險、采礦等一系列危險或繁重的工作。
甚至如鋼鐵俠科技創始人張銳所期望的一樣,在外太空等特殊環境中可以作為宇航員在空間站進行作業,替代人類去探索火星。
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