运动机器人智障了吗？

在草坪上尽情狂欢的波士顿动力机器人，仿佛展现了一场别开生面的舞蹈盛宴。奔跑、跳跃、后空翻，每一步都留下一个深深的印记；攀爬楼梯时发出吭哧吭哧的声音，让楼梯都在颤抖。

这些充满活力和动感的“捣蛋行为”，都源自波士顿动力公司精心研发的机器人。从该公司发布第一个机器人运动视频开始，每一次新动态都能引起业界广泛的关注和热烈的讨论。究其原因，无他，只因打上“波士顿动力”标签的机器人，在运动控制方面，都是行业的佼佼者。

即便是以波士顿动力的运动机器人，在模仿那些看似简单的孩童动作时，也难免显得力不从心。为何机器人行业的运动能力发展如此困难呢？这一切，都要从运动机器人的发展历程谈起。

事实上，运动机器人的准确研发史难以追溯。虽然两千多年前古代中国发明的指南车可以称得上是运动机器人概念的鼻祖，但真正的运动机器人研发始于近代。1961年，Unimation为通用汽车研发了世界第一台工业机器人，用于生产汽车的各种硬件。这标志着机器人开始替代人类，逐渐应用于多个传统产业中。

随着现代技术的发展和创新应用的涌现，单纯的机械运动已经不能满足人们的需求。运动机器人的概念开始普及，研发难点也被广泛重视起来。运动机器人不仅仅是一个机械结构，更是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能为一体的综合硬件系统。

要实现这些功能，必须在机器人内部集成传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多项尖端技术。这就要求机器人拥有灵活的“运动脑”。在当前的技术水平下，要做到这一点并不容易。

“对于机器人行业来说，有三大关键技术：计算机视觉、语义理解和运动控制。而运动控制，是较难的一关。”Vincross COO徐凯强曾如是说。机器人的运动控制之所以困难，是因为它们需要在复杂的环境中自主规划路线、感应环境并自动避障移动，同时还需要通过灵活的关节进行不机械的活动。

当前的机器人在行为控制和环境判断等方面与人们的期望还有很大的差距。它们就像一个刚刚学会走路的孩子，步伐生硬，缺乏灵活性。它们还需要拥有一个“会运动的脑子”，也就是“运动脑”。

要实现机器人的“运动脑”，有两大技术难关需要克服：移动和活动。移动得不好，就会乱碰乱撞；活动得不好，就缺乏灵性，如同智障。

移动的关键在于“底盘”，它包括机械结构设计、传感器和算法三者缺一不可。按照移动方式划分，移动机器人可分为轮式、履带式和足式三大类。前两类机器人的移动关键都在于“底盘”，这个载体需要搭载和应用传感器、智能算法和驱动机构等三大关键技术。

传感器是感知环境的“眼睛”，其精度和性能直接影响着机器人的工作环境感知能力。智能算法则是机器人的“大脑”，负责分析环境信息并给出执行命令。当前机器人在智能算法方面还处于浅水区，需要更多的研发和创新。

机器人行业的发展虽然取得了显著的进步，但在运动控制方面仍然面临诸多挑战。只有克服这些挑战，才能让机器人真正拥有“运动脑”，实现更加智能、灵活的运动控制。随着机器人技术的飞速发展，当我们深入探索感知环境、精准推理和自主决策的高级功能时，一个全新的时代即将开启——那就是机器人进入“深水区”的时代。在这个时代，机器人的移动能力将变得至关重要。想象一下，一个机器人能够自如地适应各种环境，灵活移动，为我们提供精准服务，这无疑是技术的一大飞跃。

机器人的驱动结构涉及机械结构设计、有效驱动力和减速器等多个机械工程领域的问题。这些问题直接关系到机器人在移动过程中的灵活性和稳定性。我们当然不希望看到机器人出现动弹不得或者横冲直撞的情况。这也限制了大多数移动机器人目前仅应用于室内场景。

市场对机器人的期待远不止于此。我们渴望机器人能够拥有更强大的能力，比如自然地模拟人的肢体动作，完成复杂任务，甚至在复杂环境中“翻山越岭”。这些都需要机器人具备出色的活动能力。

活动的核心在于机器人的“关节”——伺服舵机和运动算法成为制胜的关键。以舞台表演类机器人为例，它们需要完成旋转、挥手、踢腿等动作，这就需要先进的技术支持，如伺服舵机和步态算法等。优必选机器人就是在这一领域的一个佼佼者，他们的技术优势在于自主研发了伺服舵机及步态算法。

伺服舵机是一种集成了减速、传感、电机、芯片等多种技术的装置，能够极大地提高机器人关节的灵敏度。虽然进口成本高昂，但随着用户对机器人活动灵敏度的要求越来越高，伺服舵机已经成为机器人厂商竞争的关键。

那么，如何让机器人动起来并且动作更自然呢？这就需要一个接地气的算法。算法需要考虑多种因素，如场景、步态、身体各部分的运动状态等。在多样化的场景中，算法的开发工程量会大大增加。

为了解决这个问题，一些企业已经开始搭建基于Gazebo的仿真平台和基于Ubuntu的ROS系统，为开发者提供更多的便利。这不仅为开发者提供了一个软件开发平台，还为机器人开发者提供了更多的可能性。一些企业如Vincross已经开始从运动控制技术出发，为机器人开发者提供便捷的开发平台，以缩短开发周期，提升产业发展速度。

分享一则酒店业的鲜活案例：苏州洲际酒店去年引入了移动机器人，替代人工进行领路、送餐等工作。在携程平台上的48条评价中，有11条明确提到了“机器人”这一关键词。这11条评论的平均得分高达4.98分，而其他未提及机器人的评论平均分仅为4.72分。

云迹科技高级副总裁张名举透露，很多客户在应用机器人之前综合评分仅为4.5分，但引入机器人后，评分显著上升，甚至有些在短期内就飙升至4.8分以上。不仅如此，一个机器人最多能顶替四个人的工作，为酒店节省了大量人工成本。

除了酒店业，工业领域的京东仓储机器人和家庭服务方面的科沃斯扫地机器人等都得到了用户的广泛认可。更值得一提的是，在农业、医疗、城市安全、国防和空间探测等更为专业的领域，运动机器人已经开始涉足人类难以到达的危险地带，完成一系列极具挑战的任务，其发挥的作用日益显著。

毫无疑问，运动机器人行业的前景如蓝海般广阔。

虽然波士顿动力机器人在业界被誉为传奇，但仍未达至完美的境地。需要明确的是，在机器人的三大关键要素中，运动控制是最具挑战和复杂性的部分，不能一蹴而就。

当前的机器人应用场景开发多局限于酒店、商场、实验田等固定且垂直的领域。虽然这些领域对机器人的专业要求较高，但对运动处理和复杂度的要求相对较低，有些甚至只需机器人具备基本的移动能力即可。这无疑是机器人产业发展的一大成果。

未来，用户更期待机器人具备更高的交互性和个性化。随着技术的不断进步，机器人能提供的服务将越来越丰富，真正的“类人”通用型机器人有望逐渐成为主流。虽然前路漫漫，但这一领域的潜力巨大，值得持续投入和奋斗。