作者 | 程茜

編輯 | 心緣

南山科技觀察9月25日報道，今日，深圳通用足式機器人公司逐際動力發(fā)布首款全自研四輪足機器人W1。

值得一提的是，這是業(yè)內(nèi)鮮少的將腿式、輪式結(jié)構(gòu)融于一體的產(chǎn)品，也是國內(nèi)首個基于自主地形感知，通過實時步態(tài)規(guī)劃與控制，完成上下樓梯的四輪足機器人。

▲逐際動力四輪足機器人W1

逐際動力創(chuàng)始人張巍博士接受了南山科技觀察的獨家專訪，就這款四足輪機器人的技術(shù)細節(jié)、創(chuàng)新邏輯、應(yīng)用場景等關(guān)鍵問題進行解讀。

張巍告訴南山科技觀察，W1并不是簡單的輪足切換，而是讓機器人在同一時刻擁有足式越障和輪式移動能力?；谥痣H動力自研的感知和運動控制算法，W1可以精確感知腳下和周圍的地形，從而穩(wěn)定高速通過全地形。

“四輪足機器人W1的運動能力是以前機器人完全沒有的，并且對機器人的潛在落地至關(guān)重要?！睆埼⑦@一產(chǎn)品線稱為“地面大疆”，希望該機器人能穩(wěn)定實現(xiàn)全地形上從A到B點的移動。

目前，W1的主要應(yīng)用場景為工業(yè)巡檢、物流配送、特種作業(yè)、科研教育等商用場景，逐際動力W1將于今年第四季度開始接受預(yù)訂。

一、3種模式自由切換，6大場景已通過實測

一般而言，四足機器人都采用通用足式設(shè)計，但普遍面臨移動速度低、協(xié)調(diào)性較差的問題。

為了讓四足機器人的地面適應(yīng)能力更強，逐際動力自研高性能關(guān)節(jié)，將腿和輪子相結(jié)合，發(fā)布了擁有純輪式、純足式、輪足混合三種運動模式的四輪足機器人W1。其中，純輪式指的是與汽車類似，并且機器人的腿部結(jié)構(gòu)、身體姿態(tài)、高度均可調(diào)整；純足式就是純踏步；輪足混合是機器人踏步時，輪子也在轉(zhuǎn)動。

張巍認(rèn)為，機器人采用什么樣的運動方式與具體環(huán)境相關(guān)。例如實際應(yīng)用中，高速、能耗較小的輪式運動基本可以滿足需求，足式運動常應(yīng)用于臺階等不平整路面，這并沒有統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

基于此，四輪足機器人W1的移動效率更高，據(jù)張巍透露，機器人任何別的任務(wù)都不做的同等情況下，四輪足機器人W1的移動速率相比于四足機器人，能提升3-4倍。

面對樓梯場景，W1搭載了逐際動力自研的基于感知的運動控制核心算法W1能夠穩(wěn)定踏步上下樓梯。

在上下斜坡時，機器人還可以切換身體形態(tài)，與斜坡面或者地面保持水平。

并且高速運動的過程中，W1可以根據(jù)前方障礙物的高度來調(diào)整身體高度，以適應(yīng)不同環(huán)境的作業(yè)需求。

在地面左右兩側(cè)不水平的單邊橋場景下，W1也能靈活適應(yīng)地形，降低一側(cè)身體，做到如履平地。

經(jīng)過草地石板路時，W1能夠快速調(diào)動腿部多關(guān)節(jié)協(xié)同響應(yīng)，適應(yīng)交替出現(xiàn)的草地和石板路。

面對更為崎嶇不平的碎石路，W1能采用輪足混合運動的方式，在保持機身穩(wěn)定的情況下又能快速通過。

目前，W1已經(jīng)通過多個復(fù)雜應(yīng)用場景的能力驗證。

二、劍指四足機器人落地兩大難題，5個攝像頭精準(zhǔn)感知地形

在張巍看來，目前市面上四足機器人影響落地應(yīng)用的原因有兩點，首先，機器人的感知能力缺失，其次，四足機器人的行動效率低、負(fù)載有限、續(xù)航不長。

W1就在根本上解決了這兩大難題。

在物理形態(tài)方面，W1采用四輪足混合運動形式，能提升移動效率。張巍談道，事實上，機器人的整個巡檢路線中可能僅有10%的臺階地形，大部分都為平地。同時，高效率、低功耗的輪式運動也能彌補四足機器人的續(xù)航問題。

W1能在同一時刻擁有足式越障與輪式快速移動能力，要得益于逐際動力自研的基于感知的運動控制核心算法。

這一運動控制核心算法的感知能力來自于布局全身的傳感器，主要包含頭部2個、左右腰上各1個、尾部1個的攝像頭，這5個攝像頭和其他傳感器融合，可以和機器人本體的實時運動相結(jié)合，使得其運動能力能夠覆蓋爬樓梯等難度較高的離散地形。

首先，對于單一時刻而言，5個攝像頭需要通過多傳感器的融合、處理，達到毫秒級別的實時數(shù)據(jù)融合，在對大量數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。其次，5個攝像頭還需要進行不同時刻的融合。

綜合來看，機器人就可以估計出腳下、周圍是什么樣的地形，選擇什么樣的運動方式不會被絆倒。張巍解釋說，這本質(zhì)上是對地形信息的識別、處理、融合，再去提取關(guān)鍵信息，然后交給控制系統(tǒng)去完成規(guī)劃和底層控制。

此外，W1對地形的感知精度在厘米級，遠高于無人車對周邊環(huán)境的感知要求。他補充說，無人車要感知車相對于周圍障礙物的情況，一般定位精度在10-20厘米，讓車不要撞到障礙物就足夠了，而足式機器人不同，其目標(biāo)是能準(zhǔn)確踩到地面，因此精度要求更高。

逐際動力的研發(fā)團隊大概在40人左右，他們具備地形感知、強化學(xué)習(xí)、多剛體動力學(xué)、混雜動力學(xué)、模型預(yù)測控制等領(lǐng)域的學(xué)術(shù)和研發(fā)經(jīng)驗，張巍透露說，他們前期在軟件算能上積累了十余年時間，然后花了一年多的時間才把它做到相對不錯。

他也坦言，基于感知的運動控制算法也是他們研發(fā)過程中最難的，他們采用軟件定義硬件，要先完成軟件功能，然后和硬件結(jié)合等。最核心的難點在于讓整個系統(tǒng)能實現(xiàn)更好的穩(wěn)定控制，然后基于感知完成全地形移動。

三、全地形移動是核心，輪足能應(yīng)對絕大多數(shù)場景

總的來看，機器人需要解決的問題有移動和操作。

四輪足機器人的核心能力就是移動，并且是全地形移動。張巍認(rèn)為，基于這一邏輯，四輪足混合可能是四足機器人未來非常大的主導(dǎo)形態(tài)。不論輪式還是足式機器人，其核心能力都是移動。

輪式機器人只能在結(jié)構(gòu)化道路中運動，或者大規(guī)模工廠中構(gòu)建的高效移動平臺中運動，但一般而言，以工業(yè)場景、物流配送為例，這些場景的地形、路徑大多都是為人類設(shè)計的，相對比較復(fù)雜，也沒有辦法全部為機器人改造。

因此，從移動能力上來講，機器人在70%的場景可以使用輪子，剩余30%的場景里有將近90%的場景可以被四輪足機器人解決，可能只有剩下一小部分需要四足機器人。

張巍談道，對于四輪足式機器人而言，除攀巖、梅花樁、獨木橋這些特定場景外，剩下的場景其移動能力沒有太多劣勢。

操作能力指的就是機器人在移動過程中去遞送物體、識別偵查等，需要具體應(yīng)用場景來定義。W1的負(fù)載達到15公斤，娛樂型、教育型的機器人體積較小，不需要扛東西，價格也相對便宜。功能型的機器人需要代替人類完成任務(wù)，需要15公斤以上的負(fù)載能力。張巍談道，他們的機器人是能完成任務(wù)前提下，相對小且較為靈巧的。

結(jié)語：打通機器人技術(shù)、應(yīng)用、市場交集點

四足機器人已經(jīng)慢慢出現(xiàn)在工業(yè)巡檢、物流配送、家庭教育、娛樂等場景中，但目前來看，其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用落地的進程仍處于早期，工業(yè)場景中對四足機器人感知、識別的精準(zhǔn)度要求高，現(xiàn)有的機器人即使能爬樓、翻跟頭，但仍面臨不穩(wěn)定的風(fēng)險。

搭載感知控制算法的四輪足機器人出現(xiàn)，不僅讓四足機器人的移動效率進一步提升，還大幅提高了對多種地形的適應(yīng)能力，同時增強了感知的準(zhǔn)確度，使得四足機器人落地應(yīng)用的場景逐漸豐富且?guī)砹藦V泛落地的可能。

正如張巍所言：“通用足式機器人正處于技術(shù)爆發(fā)期，基礎(chǔ)研究與商業(yè)化的交集已經(jīng)出現(xiàn)，并不斷擴大?！敝痣H動力打造的四輪足機器人W1或許能成為接下來機器人技術(shù)、應(yīng)用和市場最佳的交集點，讓足式機器人真正走進產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)造價值。