在（zài）草（cǎo）坪上（shàng）奔跑、跳跃、后（hòu）空翻，一步一（yī）个坑；吭哧吭哧爬楼（lóu）梯，震的楼梯一直颤（chàn）抖……

这些（xiē）“捣蛋行为（wéi）”，都来自波士（shì）顿（dùn）动力的机器人。

从这家公司（sī）发布第一（yī）个机器人运动视频开始，几乎每一次，它们的（de）新动态都能引（yǐn）起行业的（de）极大关注。原因（yīn）无（wú）它，打上“波士（shì）顿动（dòng）力（lì）”标签的（de）机器人，在运动控制方面（miàn），都是行业顶级。

但即便如波士顿动力的运动机器人（rén），实现那些（xiē）小（xiǎo）孩子随手可作的动作行为时（shí），依（yī）然表现的无（wú）法令人满意。对机器人（rén）行业（yè）来说，运动能（néng）力为什么（me）会这么得难？

这得从运动机器人的发展历（lì）程开始说起（qǐ）。

事实上，运动机器人的（de）准（zhǔn）确研发史很难追溯。两（liǎng）千（qiān）多年前古代中（zhōng）国人发明的指（zhǐ）南（nán）车（chē）大概可（kě）以称得上是运动机器人（rén）这一概念的鼻祖了。车内搭载一个“机械传动系（xì）统”，利用传递转向时两车轮的差动信息指明方向，无疑这是机械控（kòng）制技术（shù）的（de）一次成功应（yīng）用（yòng）。

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到1961年，Unimation为（wéi）通用（yòng）汽车研发了世界第（dì）一台工业机（jī）器人，用于生产汽车门、车（chē）窗把柄（bǐng）、换档旋钮（niǔ）、灯具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。至此，机器（qì）人（rén）开始（shǐ）替代人类，逐（zhú）渐被应用于多（duō）个（gè）传（chuán）统产业中。

而随（suí）着现代相（xiàng）关技术的发（fā）展和创新应（yīng）用的出（chū）现，单纯的（de）机（jī）械运动早已不能（néng）满足（zú）需求（qiú），运动机器人的概念（niàn）开始（shǐ）被慢慢（màn）普及（jí）开来，研发难（nán）点（diǎn）也被广泛重视起来。

运动机器（qì）人，应（yīng）该是一个（gè）集环境感知、动态决策与规划、行为（wéi）控制与（yǔ）执行等多（duō）功能为一体的综（zōng）合硬（yìng）件系统。

要做到这些，便要求我（wǒ）们在机器人“体（tǐ）内”必（bì）须汇集（jí）诸如传感（gǎn）器技（jì）术、信息处理（lǐ）、电（diàn）子工程（chéng）、计（jì）算机（jī）工程、自动化（huà）控制（zhì）工程（chéng）以及人工智能等多（duō）项尖端技术，要求机器（qì）人拥有（yǒu）灵（líng）活的“运动脑”，而这些在世界（jiè）范围内，都不是短时间可以达成的。

没有运动脑（nǎo），机器（qì）人只能是（shì）“人工智障”

“对于机器人行业来说（shuō），有三大（dà）关键技术（shù）：计算机视（shì）觉、语义理解（jiě）和（hé）运动控制（zhì）。而运动（dòng）控制，是较（jiào）难（nán）的一（yī）关。”在谈（tán）及机器人控制关键技术时，Vincross COO徐凯强曾如是说。

机器人运动控制有多难（nán）？它们被称为“智障”是不是太委屈？

所谓（wèi）的“运（yùn）动机器人”不管（guǎn）是（shì）行为控制、还是环（huán）境判断等能（néng）力（lì）都与期望中有（yǒu）极大的差距。不客（kè）气地说，它们还处（chù）于（yú）“人工智障”的（de）阶段。

为此钢（gāng）铁（tiě）侠（xiá）机器人创（chuàng）始人＆CEO张（zhāng）锐认为，“它们需（xū）要拥有一（yī）个‘会（huì）运动的脑子’，也就是（shì）‘运动（dòng）脑（nǎo）’。”

纵观当前推出的各（gè）种运动型（xíng）机器人，要么（me）只（zhī）能“站”在原地，用一个“画”着（zhe）人脸的屏幕说着前言不搭后（hòu）语的话（huà），可以（yǐ）稍微点头摇（yáo）头；要么就是一举一动非（fēi）常机械，摆动着双手（shǒu）双脚（jiǎo）跳舞，毫无实际应用意义可言。

能自（zì）主规（guī）划路线、感（gǎn）应环境自（zì）动避（bì）障（zhàng）地移动，可以通过灵活的关节不机械地活动，是对机器（qì）“人”最基本的要求。

而这其中，有两大（dà）技术（shù）难关：移（yí）动和活动。

移动得（dé）不好，就会乱（luàn）碰乱撞；活动得不好（hǎo），就毫无（wú）灵性，彷如智障。

移动（dòng）的关键在“底盘”，机械（xiè）结构设计、传感器和算（suàn）法三者缺一不（bú）可（kě）

按照移动方（fāng）式（shì）划分（fèn），移动机器人可大致被分为：轮式（shì）、履带式和足式（shì）三大类。而前两类机器（qì）人移动（dòng）的关键，都在下半身，也就是俗（sú）称的“底盘（pán）”。

科沃斯（sī）机器人（南京（jīng））人（rén）工（gōng）智能（néng）研究院院长于元隆表示（shì），“底（dǐ）盘（pán）”其实只是一个（gè）载（zǎi）体，其中搭载（zǎi）和应用了（le）传感器、智能算法（fǎ）和驱动机构等三大关键技（jì）术。

从当前移动（dòng）机（jī）器人的工作状态看，其主要的工作流程应该（gāi）是“传感器用于感知（zhī）环（huán）境，并将环境信息（xī）传输给‘控（kòng）制大脑’，也就是智能算法；‘大脑’通（tōng）过分析环境信息给出（chū）‘执（zhí）行命令’，最终控制驱动机构输出行为动（dòng）作。”

传感器方面，更准、更高精（jīng）度的环境感知能力是（shì）评价其性能最重要的指标。但高性能（néng）的传（chuán）感器，就（jiù）意味着高成本。以（yǐ）科沃斯为（wéi）例（lì），克服传感器依赖进口、高成本（běn）等问（wèn）题（tí），拥有自主研发的（de）传感器专利是（shì）唯一（yī）解决之道（dào）。

而智能算法（fǎ），也是（shì）近几年各大机器人厂商重（chóng）点发力的部分。这其中，涉（shè）及到了环境感知（zhī）、导航定位、避（bì）障、决策、视觉、语音、人机交互（hù）等多个关键技术。

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同时于院长也（yě）表示，“现（xiàn）在各个厂商在智能算法方面还处（chù）于浅水（shuǐ）区，只是做到了一（yī）些基本功能的（de）应用。简单来（lái）说，就是（shì）现在的（de）机器人还不够（gòu）聪明。”

这里的“不够聪明”体现在三方面：第（dì）一，感知能力不够智能；第二、行为决策（cè）能力不够；第三（sān），人（rén）机（jī）交互性差。

就目（mù）前的发展趋势看，多模态传感器和智能算法相结合是一种有效的解决方式。当机（jī）器人可以有（yǒu）效地感知（zhī）环境变化、准（zhǔn）确地推理和做出决策、结合用户需求（qiú）提供针对性服务（wù）时，就是我们进入“深水区”的时（shí）候（hòu）了。

驱（qū）动结构方（fāng）面，则（zé）涉及了机械（xiè）结构设计、有效驱动（dòng）力（lì）、减速（sù）器等多个机械（xiè）工程问题（tí）。而这些，都（dōu）直（zhí）接关系到机器人移（yí）动时的灵活（huó）性。

想必，谁也不想看到机器人（rén）要么不动（dòng），要么“嗖”地冲出去（qù）然（rán）后撞倒墙（qiáng）上的场面吧。

也正因为此，当前大多移动机（jī）器人应用都只局限于室内场（chǎng）景（jǐng）中。而市场所（suǒ）需要的（de）机（jī）器人，应该拥有更多的能力，如自然地做（zuò）着肢体（tǐ）动作，可以“端茶倒水”，甚至“翻山越岭”。

这就涉及到（dào）机器人（rén）的活动能（néng）力了。

活动的重点（diǎn）在“关节”，伺服舵机和运动算（suàn）法成制胜关键

谈及“活（huó）动（dòng）”机器（qì）人，最（zuì）为常见的，就（jiù）是舞台表演（yǎn）类（lèi）机（jī）器（qì）人。

旋（xuán）转、挥手、踢腿……这些都是跳（tiào）舞机器人最为常见的动作。其中（zhōng），以上过春晚的优必选机器人最为知名。而它们（men）最大的优势在于技术——伺服舵机及步态算（suàn）法等的自主研发。

优必选创始人＆CEO周剑曾说过，“伺服舵机本身就是一个（gè）比较难的技术（shù）壁垒。尤其（qí）是大扭矩伺服舵机，在全球来讲都是机器（qì）人产业里一（yī）个很（hěn）大的难（nán）题。”

和普通的电机相比，伺服（fú）舵（duò）机涉中还涵（hán）盖了减（jiǎn）速（sù）、传感、电机、芯（xīn）片、改进（jìn）算（suàn）法、旋转自（zì）由度等多（duō）种技术问题。也正因为（wéi）此，伺服舵机能够极大的（de）提升机（jī）器（qì）人活动（dòng）时的关节灵敏度。所以优必选（xuǎn）没（méi）有放（fàng）弃研发伺（sì）服舵机（jī），尽管他们（men）花了近5年的（de）时间，耗资半亿。

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其（qí）实，伺服舵机并不是一个新概念，日本、瑞士等（děng）机器人研发大国早有“伺服舵机”相关产品。只（zhī）是当时进口成本极高（gāo），即（jí）便是（shì）最低性（xìng）能（néng）的成本价也（yě）需要50美元／个，且早期需（xū）求（qiú）量不高，所以一直没有被广泛应用。

对此，周剑表示：“一（yī）般来看，仅伺服舵机的成本（běn），就能占去机器人总成本的一（yī）半。这样一来，一（yī）旦量少，供应链（liàn）就根本起不来，相（xiàng）应（yīng）的芯片、CPU、电池成本也都（dōu）降不下来。”

但随着用户对机器人活动灵敏度要（yào）求地提高（gāo），伺服（fú）舵机早已成为机器人（rén）厂商差异化竞争的关键，原本所（suǒ）说的“需求量不高”已（yǐ）经成（chéng）为了一个伪命题（tí）。

然（rán）而，正如周剑所说（shuō），中小型企业（yè）在早期“量不大”且进口成本较（jiào）高的情况下，自研不失为一条（tiáo）出路。

那么，机器人（rén）能动了，要怎么让它动起来呢？

举个例（lì）子，赶时间时，“人”的正常生理反应（yīng）会让我们的步子会迈得（dé）很大，走路的速度和身体的（de）摆动幅度（dù）等（děng）都会随之变化；而（ér）如（rú）果时间比较宽裕，你可（kě）能就会（huì）优哉（zāi）游（yóu）哉的颠着（zhe）小碎步（bù），头（tóu）也跟着摇摇晃晃、双臂随意摆动。

机器人（rén）也应该是（shì）这样的。不同场景（jǐng）下（xià），步态及身体的每个部分，都会表现出不同的运（yùn）动状态。说的通俗点，机器人在活动时应该更（gèng）接（jiē）地（dì）气，而不是只会木讷的重（chóng）复着单一或仅有的几（jǐ）个动作。

这需要一（yī）个（gè）同样（yàng）接（jiē）地气（qì）的算法。

什（shí）么时候动？动（dòng）哪里？怎（zěn）么动？频率如何？幅度（dù）多大（dà）？这些都（dōu）是在做算法时必须考虑的事情（qíng）。尤其在场景多样（yàng）化且（qiě）复杂时，算法（fǎ）开发的工程量将成倍增加。

徐凯强也说，“让机器人动（dòng）动手（shǒu）脚，看起来很简单，但为了做好这一点，我们花了整整三年的时间。”

而张（zhāng）锐谈及的（de）“如果人是可以广泛生存于这个世界的，那么机器人就应该（gāi）能被广（guǎng）泛应用于（yú）各个领域，这（zhè）需要不（bú）同的（de）算法赋予其（qí）不同的功能（néng）。”

而这其实已有解决方案。只（zhī）要给（gěi）机器人加上（shàng）一个（gè）基于Gazebo的仿真平台（tái）和（hé）基于Ubuntu的ROS系统，其在硬件接口和（hé）开源等方面就能接（jiē）入更多的开（kāi）发者了。

钢铁侠（xiá）就是这（zhè）样做的，“我（wǒ）们提供的不仅是一个硬件产品，还（hái）同时为开发者们提供了一个（gè）软件开发平台。”

无独有偶，Vincross也（yě）是从运动控制（zhì）技术（shù）出发，为机器人开发者提供便捷的开（kāi）发平台的。

“行业公认的，机器（qì）人将成为新一代的计算（suàn）平台，就像十年前的手机一样（yàng）。但实际上，由于机器人（rén）开发（fā）技术门（mén）槛高，目前大（dà）多数的开发者还（hái）难（nán）以胜任机器人（rén）开发任务。因此，我们需要一个（gè）可以提供便捷操作的平台，这是开发与创新的先决条件。”

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简单来说，就是基于机器人搭建（jiàn）一个（gè）编写简易的开发平台，吸引开发者按照自己（jǐ）的想法，赋予机器人（rén）更多的功能。

举个例子，让（ràng）机器人“斗牛”：基（jī）于机器人原本就有的摄像头实时图像处理功能，编写相应的代码，让其在接收到红色信（xìn）号（hào）时（shí）就立马“冲”出去（qù）。

当然（rán），这只是一（yī）个简单的游戏类应用。随着运动机器人场景（jǐng）地增多和应用（yòng）创新地增加，开放平台将极大（dà）地缩短开（kāi）发周期，提升（shēng）产（chǎn）业发展速度。

虽能力有限，但垂（chuí）直领域蓝海（hǎi）早（zǎo）已（yǐ）出（chū）现

据不完全（quán）数据统计（jì），仅国（guó）内创（chuàng）企（qǐ），就有超40家专（zhuān）门从事运（yùn）动机（jī）器人研发的公（gōng）司。其中，已经（jīng）市场商业化（huà）的已超过了80％，且分布于各个领域（yù）中。

这里（lǐ）先分享一个（gè）酒（jiǔ）店应用场景下（xià）的案（àn）例：

去年，苏（sū）州（zhōu）洲际酒店应用移（yí）动机器人用于代替人工负责领路、送（sòng）餐（cān）等工作。在其2017年12月基于携程平（píng）台的48条评价中（zhōng），有11条提及（jí）了“机器人”这一关键词。

通（tōng）过计算（suàn），这11条评论的平均得分为4．98分（fèn），而其他（tā）不（bú）含（hán）“机器人（rén）”关键词的平均分只有4．72分。

“我们很多客户，在应用（yòng）机器人之前（qián）的（de）综合评分只有4．5分，但（dàn）在应用（yòng）机器人之后，评分就有了很大的增长，甚至（zhì）有些在（zài）短期内（nèi）上涨到了4．8分以上。除（chú）此之外（wài），1个机器人最多可以替（tì）代4个（gè）人工，在人（rén）工成本方面，也为（wéi）酒（jiǔ）店（diàn）做出了贡献（xiàn）。” 云（yún）迹科技高级（jí）副总（zǒng）裁张名举说（shuō）。

除酒店外，在工业方面（miàn），诸如京东（dōng）的（de）仓储机器（qì）人（rén）；家庭服务方（fāng）面（miàn），诸如科（kē）沃斯的扫地机器人等也都已获得了用户的（de）普遍认可。而在（zài）农业、医疗、城市安全、国（guó）防和空间探测等更为（wéi）垂直的领域中（zhōng），运动（dòng）机器人（rén）也（yě）开始去到（dào）人类（lèi）难（nán）以去到（dào）的危险地带（dài），从事一些极（jí）具挑战性（xìng）的工（gōng）作，所发挥（huī）的价值（zhí）也越（yuè）来越大。

毫无疑问，运动机器（qì）人行业的蓝海（hǎi）已现。

总（zǒng）结

波士（shì）顿动力机器人虽然是“业界传（chuán）奇”，却也依（yī）旧没能达到让人（rén）满意（yì）的程度（dù）。

但需要（yào）明确（què）的是（shì），在机器人三大关键要素中（zhōng），运动控制确（què）实（shí）是最（zuì）难且最复杂的，并不是能一（yī）蹴而就（jiù）的（de）。

然而，值得一（yī）提（tí）的是，当前机器人应用场（chǎng）景开发尚未（wèi）成熟，大多为固定且极为垂直，如酒店、商场（chǎng）、实验田等，虽然专业度要求比（bǐ）较高，但对机器（qì）人运动的处理和（hé）复杂（zá）度要求不高，有（yǒu）些甚至（zhì）只要拥有底盘移动（dòng）能（néng）力就（jiù）可以了。

这是机器人（rén）产业的成（chéng）就（jiù）。

当然，更具交互性、个（gè）性的机（jī）器人是用户（hù）最（zuì）终所需。未来，机器人所能提供的服务将越来越多（duō），真（zhēn）正“类人”的通用型机器人也或将成为主流。虽然（rán）前路漫漫，仍然值得奋（fèn）斗。