足式机器人的冰与火之歌

图片来源：视觉中国】

文｜昆仲资本，作者｜邓喜耕，编辑｜狮刀。

回首2010年，Willow Garage公司推出的开源机器人操作系统ROS（Robot Operating System），犹如一股春风，迅速在机器人研究领域激起了热烈的学习与应用浪潮。ROS的开放源代码模式，激发了全球科研人员的创新精神，使其迅速发展成为拥有众多用户的大型社区。早期，其主要用户群体多来自实验室，而现在，这一社区已扩展到工业和商用服务机器人领域，商业用户群体日益壮大。

ROS的成功不仅带动了机器人领域的飞速发展，更激发了全球范围内对开源技术的热情。与ROS的开源故事相似的，还有足式机器人领域的发展。如同ROS为机器人提供了强大的操作系统支持，足式机器人在技术发展的道路上也迎来了突破。其开放源代码的模式，使得研究者们能够更方便地进行技术研发与创新，推动了足式机器人领域的不断进步。这不仅展现了开源技术的巨大魅力，也预示着机器人技术的美好未来。在波士顿动力机器狗名声大噪的2018至2019年间，MIT仿生机器人实验室开始逐步开源其四足机器人MIT Cheetah Mini，包括主控代码、电机驱动代码、控制板电路原理图等设计细节。这不仅催生了一大批后起之秀的崭露头角，推动了技术的迅速进步和行业的蓬勃发展，同时也催熟了相关硬件供应链，为实验室技术和创业想法的落地验证提供了有力的支持，形成了一个行业的正向循环。（再强调一次，不是波士顿动力开源的哦！）

技术的真正破圈，离不开一个叫伊隆·马斯克的男人。无论是在航空、脑机接口还是机器人领域，他的影响力都是举足轻重的。就在2022年10月1日的特斯拉AI日上，擎天柱Optimus双足机器人的亮相，彻底改变了人们对机器人技术的认知。活动现场，Optimus自如地行走并向人群挥手，而特斯拉还展示了Optimus搬运箱子、为植物浇水、在汽车工厂中移动金属棒的震撼视频。

至此，这项曾被视为波士顿动力专属的技术，在大众的视野中正式“出道”，吸引了全世界的目光。我要强调的是，足式机器人无疑是机器人全地形移动的最佳平台。那么，为什么会得出这样的结论呢？

让我们回顾一下足式机器人的定义。它们是一种具有足部结构的移动机器人，能够根据不同的地形自动改变形态。这些机器人的地形适应能力极强，可以在复杂的路面上行走，完成奔跑、爬楼梯、跳跃等多种复杂动作。

事实上，现实世界的多数地形都是为了人的通行而修建的。人类进化出的足部也是为了适应在多种地形上的移动需求。与人类相似的足式形态，是机器人的终极移动形态，能够覆盖人类社会绝大多数的地形场景。

足式机器人包括双足、四足等多种足式形态。这些机器人不仅可以在平坦的道路上顺畅移动，还可以在崎岖不平的地形中表现出色。它们的灵活性和适应性使它们成为全地形移动的理想选择。

足式机器人在地形适应性方面表现出色，是人类社会多种地形场景下的最佳移动平台。无论是城市街道还是乡村小径，它们都能够轻松应对，为人类提供便捷的服务。足式机器人无疑是机器人全地形移动的最佳平台。关于移动机器人，轮式机器人等移动平台更适合在车辆通行的铺装道路上行驶，占据了移动需求的较小部分。而对于足式机器人等其他移动机器人，它们的定位和应用则有所不同。

说到移动平台，其实这是一个源于军事概念的“武器平台”。它指的是在武器系统中具有运载功能，可作为武器依托的载体部分。移动平台分为地面、海上和空中机动平台等多种类型。它们的应用范围非常广泛，不仅限于军事领域，还广泛应用于民用领域。

对于足式机器人，人们的终极期望是将其打造成为全地形移动平台。也就是说，足式机器人只是一个载体，通过搭载不同的“武器”来完成不同的应用需求。比如，可以搭载清洁用具作为家庭服务机器人，搭载货框进行运输任务，或者搭载激光雷达进行巡检工作等。这些应用都是基于足式机器人在不同地形环境下的灵活移动能力而实现的。

这些移动平台的发展，不仅提高了我们的生产效率和生活品质，也为我们打开了新的应用领域的大门。随着技术的不断进步，我们期待着这些移动平台在未来能够发挥更大的作用，为我们的生活和工作带来更多的便利和创新。履带平台进化为自行高炮，四足机器人迈向全地形适应

想象一下，一个履带平台，经过不断的升级与改造，摇身一变成为了一辆装备高射炮的自行高炮。这不仅仅是技术进步的象征，更是军事装备不断进化的见证。与此四足平台也在技术的驱动下，从简单的移动装置进化为拥有机械臂的抓取机器人，再进一步配备激光雷达，成为能够在各种环境中自如巡检的巡检机器人。

在这样的进化链中，足式机器人凭借其卓越的地形适应能力脱颖而出，成为全地形移动平台的潜力股，逐步走进人类的生活。相较于轮式和履带式机器人，足式机器人在复杂地形中的表现更为出色，仿佛拥有与生俱来的灵活性与适应性。

在这一领域，波士顿动力无疑是行业的佼佼者。其创始人Marc Raibert自1980年起便在足式机器人领域深耕细作，先后在CMU Leg Lab和MIT Leg Lab进行研究，最终创立了波士顿动力。这家公司有着全球最早、技术最成熟的足式机器人研发实力，已经得到了业界的广泛认可。

尽管波士顿动力在足式机器人领域有着领先的地位，但面对楼梯等复杂地形，他们依然面临着挑战。技术的不断进步让机器人能够在更广泛的场景中发挥作用，但楼梯等复杂环境的适应性问题仍然需要更多的探索和创新。在这个不断进化的过程中，我们期待着更多的突破与创新，让机器人技术更好地服务于人类的生活。足式机器人虽然已经展现出令人惊叹的技术能力，但距离实现成熟稳定的应用仍有不小的距离。即便是业界领先的Marc Raibert也承认，我们所看到的那些机器人完成高难度动作的视频，往往是经过精心挑选的，成功的次数可能仅仅是百里挑一。这也导致了足式机器人公司，尽管技术实力强大，却经历了多次收购。从谷歌到软银，再到韩国现代汽车，其估值也从最初的30亿美元降至11亿美元。

在昆仲看来，波士顿动力之所以多次被收购，背后有三大原因。

该公司长期维持高投入的研发模式，以实验室模式运营，离实现移动平台覆盖所有场景的终极目标还有一段距离。据多位前员工透露，公司长期忽视商业需求，不愿在具体场景中深耕以实现商业变现，直到2019年才推出商业销售SpotMini。

尽管技术实力强大，但由于未能在具体商用场景中深耕，对企业痛点的把握不足，以及在具体场景中的稳定性问题、成本和价格的高昂，导致商业价值偏低。

股东和公司之间的诉求矛盾也是一大原因。谷歌对波士顿动力的合同十分敏感，安卓之父Rubin离开后，矛盾愈发激化。谷歌希望其开发消费级机器人，而波士顿动力则坚持自己的发展方向。软银在困境中收购了波士顿动力，但其在商业化道路上的挑战依然巨大。

足式机器人公司要想实现商业化的突破，还需要更好地把握商业需求，降低成本和价格，同时解决股东和公司之间的诉求矛盾。只有这样，才能真正实现技术的商业价值，赢得市场的认可。从波士顿动力的历程中，中国足式机器人创业者可以汲取深刻的启示。

从商业角度来看，创业者应当避免仅仅局限于实验室的研究与开发，而是要重视技术的实际应用和变现。波士顿动力作为一个在机器人领域具有重要影响力的公司，已经逐渐转变其姿态，将重心放在工业巡检等ToB领域的实际应用上，并取得了令人瞩目的商业进展。这意味着技术的价值不仅在于研发，更在于其如何被市场接受和应用。

在技术开发方面，创业者应重视运动控制能力的研发，并不断提升对不同地形的适应能力和场景落地的可能性。波士顿动力的成功不仅源于其技术的先进性，更在于其技术的实用性和可迭代性。足式机器人要在更多场景落地，必须拥有强大的运动控制能力和对多种地形的覆盖能力。

波士顿动力的起伏并不足以说明足式机器人是伪需求。从需求端来看，人类社会对于全地形移动平台的需求是明确的。足式机器人作为一种能够在多种地形环境下自由移动的机器人，其应用前景是广阔的。无论是军事、救援、巡检还是其他领域，足式机器人都有着巨大的应用潜力。

中国足式机器人创业者可以从波士顿动力的经验中汲取启示，重视技术的实际应用和变现，加强运动控制能力的研发，并明确认识到足式机器人的市场需求。在这个基础上，他们可以更好地把握市场机遇，推动足式机器人的发展，为社会带来更多的便利和价值。从技术的供给端来看，当前的技术尚未完全满足人类日益增长的实际需求。诸如波士顿动力等公司通过持续的技术迭代与创新，不断为我们描绘出未来应用的宏伟蓝图。作为一家拥有30年历史的公司，经历幻想与现实的碰撞以及商业的起伏浮沉，这是再正常不过的现象。

现在，我们是否迎来了一个好的切入时点呢？2018年MIT的开源事件如同一场春雨，催生了足式机器人创业公司的蓬勃发展，进而带动了整个产业链的飞速发展和硬件技术的日趋成熟。尽管硬件层面已经趋于成熟，但在软件层面，如运动控制、AI应用等核心难题仍是足式机器人产品实现商业落地的最大挑战。

运动控制算法成为了各家足式机器人在全球首个全地形移动平台的角逐中的关键。这一关键性的原因有两点：

运动控制能力的强弱直接决定了机器人的地形适应能力和场景覆盖能力。这是足式机器人与轮式、履带式机器人相比，最具有区分度的关键能力。谁能掌握更为先进的运动控制算法，谁就有可能在这场全球竞争中拔得头筹。

对于足式机器人产业来说，当前虽然面临诸多挑战，但正是这些挑战与难题，激发了行业内的创新活力，推动了技术的不断进步。对于有志于此领域的创业者和技术爱好者来说，现在无疑是一个值得关注和投入的时机。在当今硬件趋同、供应链共享的时代背景下，运动控制算法成为了各大机器人公司的独特竞争优势，它对产品的运动控制能力具有决定性的影响。

拥有出色的运动控制能力是业内极少数公司的专属特质。运动控制算法涵盖了多刚体动力学、非线性控制、机器视觉等多门前沿学科，是一项尚未完全成熟的科研成果。波士顿动力公司和ANYbotics公司分别背靠MIT和ETH Zurich，展现了其在运动控制领域的深厚实力。这一领域的探索远超普通工程师的能力范畴。

以SpotMini为例，一个简单的开门动作背后却蕴含着世界顶级的运动控制能力。每一次开门时的受力点、重心、力矩都有所不同，这需要建立一个近乎完美的动力学模型，并进行实时的计算和调整。运动控制能力的精髓在于如何将复杂的算法转化为实际应用，为用户提供更加流畅、精准的体验。探索足式机器人的商业化之路

我们将足式机器人的商业化发展路径划分为三大阶段，这些阶段描绘了一条足式机器人如何从初级阶段跃进到更高级形态的发展轨迹。

初期阶段：足式机器人首先切入工业巡检等ToB封闭场景，作为特种机器人在这些场景中发挥作用。在这一阶段，首要解决的是封闭环境下，针对已知地形的运动控制问题。尽管包括波士顿动力在内的领军企业仍在工业巡检等固定场景下精进技术，但足式机器人已经展现出了巨大的潜力。

中期发展：足式机器人的应用场景从工业巡检逐步扩展到各类ToB半开放、ToC开放场景，如救灾、立体物流配送以及家庭服务等领域。在这个阶段，足式机器人的定位也从特种机器人转变为全地形移动平台，赋能下游的集成商和应用型机器人公司，共同开拓更多的应用场景。

终极愿景：双足人形机器人，是足式机器人发展的终极目标。在这一阶段，足式机器人将结合机械臂，实现从四足到双臂双足的进化。这将使足式机器人在立体场景中的应用更加广泛，无论是复杂的地形还是精细的操作，都能轻松应对。这一阶段的足式机器人，将真正达到人类的智能和机动性水平，为人类的生活和工作带来更多便利。昆仲通过两个重要结论，揭示了双足人形机器人的未来发展趋势：

结论一：足式平台是机械臂在移动平台应用中的最优选择。

对于足式机器人来说，精准控制足部运动，可以调整机器人重心，从而显著提高机械臂的负载自重比。这一创新技术降低了对机械臂的负载要求，减轻了平台所背负的机械臂自重，显著提升了机器人的运动能力，并降低了整体成本。以波士顿动力为例，他们的机械臂方案负载自重比已超过1，即只需5-8kg的自重便能负载10kg的物品，这在业界是独一无二的。

结论二：足式机器人终将演进为双足人形机器人。

机器人的使命是进入人类生活的各个场景，实现与人类共生，这已成为明确的产品需求。这意味着，未来的足式机器人将会发展为双足人形机器人，以更好地适应各种环境，完成各种任务。正如昆仲所预见，这是一个不可逆转的趋势。拥有与人类相似双足的机器人在移动领域展现出了巨大的潜力。在未来，结合轻量机械臂和先进的足式移动平台，它们将变成能够灵活替代人类劳动力的强大机器人。这种发展趋势不仅令人期待，同时也预示着技术的进步和对运动控制能力的更高要求。尽管目前足式机器人主要以四足为主，双足机器人仍处于萌芽阶段，但随着技术的不断进步和创新，双足机器人将成为机器人技术的重要发展方向之一。它们的出现将极大地推动机器人在日常生活和工作场景中的应用，为人类带来更加便捷和高效的生活方式。