在（zài）草坪上奔跑、跳跃、后（hòu）空翻，一步一个坑；吭哧吭哧爬楼梯，震的楼梯一（yī）直（zhí）颤抖……

这（zhè）些“捣蛋行为”，都来（lái）自波士顿动力的（de）机器人。

从这家公司发布第（dì）一（yī）个（gè）机器人（rén）运动（dòng）视频开始，几乎每一次（cì），它们（men）的（de）新动态都能引起行业的极大关注。原因（yīn）无它，打上“波士顿动（dòng）力”标签的机器人，在运动（dòng）控制方面，都（dōu）是（shì）行业顶级。

但即便如波士顿（dùn）动力的运动机（jī）器人，实现那些（xiē）小孩子随手（shǒu）可作的动作行为时，依（yī）然表（biǎo）现的无法令（lìng）人满意。对机器（qì）人（rén）行业来说，运（yùn）动能力为什么会这么得（dé）难？

这（zhè）得（dé）从运（yùn）动机器人的（de）发（fā）展历程开始说起。

事实上（shàng），运（yùn）动（dòng）机器人的（de）准（zhǔn）确研发史很（hěn）难追溯。两千多年前古代中国人发明的指南车大概可以（yǐ）称得（dé）上（shàng）是运动（dòng）机器人这一概念的鼻祖了。车内搭（dā）载一个“机械传动系统”，利用传递转向时（shí）两车轮的差动信息指（zhǐ）明方向（xiàng），无疑这是机（jī）械控（kòng）制（zhì）技术（shù）的一次（cì）成（chéng）功应用（yòng）。

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到（dào）1961年（nián），Unimation为通用汽车研发（fā）了世界第（dì）一台（tái）工业机器人（rén），用（yòng）于生产（chǎn）汽车门（mén）、车窗把柄（bǐng）、换档旋钮、灯具固定架，以及汽车内（nèi）部的其他硬件（jiàn）等。至此（cǐ），机器人开（kāi）始替代（dài）人类，逐渐被应用于多个传统产业中（zhōng）。

而（ér）随着现代相关技术的发展和创新应（yīng）用（yòng）的（de）出现，单（dān）纯的机械（xiè）运动（dòng）早已不能（néng）满足需求，运动机器人的概念开始被（bèi）慢慢普（pǔ）及（jí）开来，研（yán）发难点也被广泛重视起来。

运动机器人，应该是（shì）一（yī）个集环（huán）境（jìng）感（gǎn）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。

要做到这些，便要求（qiú）我（wǒ）们在机器人“体（tǐ）内”必须汇集诸（zhū）如传感器技术、信息处理（lǐ）、电（diàn）子工程、计（jì）算（suàn）机工（gōng）程、自动化控制工程以（yǐ）及人工智能等多项尖（jiān）端技（jì）术，要求机器人拥有灵活的“运动脑”，而这些在世界（jiè）范围（wéi）内，都不是短时间可以达（dá）成（chéng）的（de）。

没有运动脑，机器人只（zhī）能是“人工（gōng）智障”

“对于机器人（rén）行业来说，有三大关（guān）键技（jì）术（shù）：计算（suàn）机视（shì）觉、语义理（lǐ）解和运动控制。而运（yùn）动控制，是较难的一关。”在谈及机器人控（kòng）制关键技术（shù）时，Vincross COO徐凯（kǎi）强曾如是说。

机器（qì）人运动控制有（yǒu）多难？它们被称（chēng）为（wéi）“智障”是不是太委屈？

所谓的（de）“运动机器人”不管是行为控制、还是环境判断等能力都与（yǔ）期望中（zhōng）有极大（dà）的差距。不客气地说，它们还处于“人工智障（zhàng）”的阶段。

为此钢铁侠机器人创始人＆CEO张锐（ruì）认为，“它们需要拥有一个‘会运动（dòng）的脑子’，也（yě）就是‘运动脑’。”

纵观当前推出的各种运动型机器人，要么只能“站”在原地，用一个“画”着（zhe）人脸（liǎn）的屏幕说着（zhe）前言（yán）不搭后语（yǔ）的（de）话，可以（yǐ）稍微（wēi）点头摇（yáo）头（tóu）；要（yào）么就是一举一动（dòng）非常（cháng）机（jī）械，摆动着双手双脚跳舞（wǔ），毫无实（shí）际（jì）应用（yòng）意义可言。

能自主规划路线、感应环境（jìng）自动避障（zhàng）地移（yí）动，可以通过灵活的关节不机（jī）械地活（huó）动，是对机器“人”最基本（běn）的要求。

而这其中，有两大技术难关：移（yí）动和活动。

移动得不好，就会乱碰乱撞（zhuàng）；活动得不好，就毫无灵性，彷如（rú）智障。

移动的关键在“底盘（pán）”，机械结构设计、传感器和算法三（sān）者缺一不可

按（àn）照移动方式划（huá）分，移动机器（qì）人（rén）可大致（zhì）被分为：轮式、履带式和足（zú）式三（sān）大类。而（ér）前两类机器人移（yí）动的关键，都在下半身（shēn），也（yě）就是俗（sú）称的（de）“底盘”。

科沃斯机器人（南京）人工智能研究院院长于元隆（lóng）表示，“底盘”其实只是（shì）一个载体，其中搭（dā）载和应用了传感器、智能算（suàn）法和驱动机构等三大关键技术。

从当前（qián）移动机器人的工作状态看，其主（zhǔ）要（yào）的工作流（liú）程应该是（shì）“传（chuán）感器用于（yú）感知环（huán）境，并将环境（jìng）信（xìn）息传（chuán）输给（gěi）‘控制大脑’，也就是智（zhì）能（néng）算法（fǎ）；‘大脑（nǎo）’通过分析环境（jìng）信息（xī）给出‘执行命（mìng）令’，最终（zhōng）控制驱动机（jī）构输出行为动（dòng）作。”

传感（gǎn）器方面，更准（zhǔn）、更（gèng）高精度（dù）的环境感知能力是评价其性能最重要的指（zhǐ）标（biāo）。但高性（xìng）能（néng）的传感器，就意（yì）味着（zhe）高成本。以科沃斯为（wéi）例，克服传感器依（yī）赖进口、高成（chéng）本等问题（tí），拥（yōng）有自主研发的传感器专利（lì）是唯一（yī）解决之道。

而智（zhì）能算法，也是近几年各大机器人厂商重点发力（lì）的部分。这（zhè）其中，涉及到了环境感（gǎn）知、导航定位、避障、决策（cè）、视觉、语音、人机交互等多个关键技术。

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同时于院长也（yě）表示（shì），“现在各（gè）个厂商在智能算（suàn）法方面还处于浅水区，只（zhī）是做到了一（yī）些基（jī）本功能的应用。简单来说，就是（shì）现在的机（jī）器人还不够聪（cōng）明。”

这里的“不够聪明”体现在三方面：第一，感知能力不够智能；第二（èr）、行为决策能力（lì）不够；第（dì）三，人机交互性差。

就目前的发（fā）展趋势看，多模（mó）态传（chuán）感器（qì）和智（zhì）能算法（fǎ）相结合是一种有效的解决方式。当机器人（rén）可以有效地感（gǎn）知环境变化、准确地推理和做出决策、结合用户需求提供（gòng）针对性服务时，就是我们进入（rù）“深水区”的时候了。

驱动结构方面，则涉及了（le）机械结构设计、有效驱动力、减速器等多个机械工程问题。而这些，都直接（jiē）关系到机器人移（yí）动时的灵活性。

想必，谁也不想看到机器人（rén）要么不动，要么“嗖”地冲出（chū）去然后撞（zhuàng）倒墙上的（de）场面吧。

也（yě）正因为此，当前大（dà）多移（yí）动机器人应用都只（zhī）局（jú）限于室（shì）内场景中（zhōng）。而市场所需要的机器人，应该拥有更多的能力，如自（zì）然地做着肢体动作，可以“端茶倒（dǎo）水”，甚至“翻山越（yuè）岭”。

这（zhè）就涉及到机器人的活动能力了。

活（huó）动（dòng）的重点在（zài）“关节”，伺服舵机（jī）和运动算法成制胜关键

谈及“活（huó）动”机（jī）器人（rén），最为常见的，就是舞（wǔ）台表演类机器人。

旋转、挥手、踢腿……这些都是跳（tiào）舞机器人最为常见的动作。其中，以上过春晚的优必（bì）选机器人（rén）最为知（zhī）名。而它们最大的优势（shì）在于技术——伺服舵机（jī）及步（bù）态（tài）算法（fǎ）等的（de）自主研发。

优必选（xuǎn）创始人＆CEO周剑曾说过，“伺服舵机本身就是一个比较难的技术壁垒。尤其是大扭（niǔ）矩伺（sì）服舵（duò）机（jī），在全（quán）球来（lái）讲都是机器人产业里一（yī）个很（hěn）大的难题（tí）。”

和普通的电机相比，伺服（fú）舵机涉中还（hái）涵（hán）盖（gài）了减（jiǎn）速、传感、电机、芯片、改（gǎi）进算法、旋转（zhuǎn）自由度等多种技术（shù）问题。也正因为此，伺（sì）服舵机能够极大的提（tí）升机（jī）器人活动时的关节灵敏度。所（suǒ）以（yǐ）优必选没（méi）有放弃研发伺服舵机，尽（jìn）管他们花了近5年的时间（jiān），耗资半亿（yì）。

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其实，伺服舵（duò）机并不是一个新概念，日本、瑞士等机器人研发大国（guó）早有“伺服舵机”相（xiàng）关（guān）产品。只是当时进（jìn）口成本极高，即便（biàn）是最低性能的成本（běn）价也需要50美元／个（gè），且（qiě）早期需求量不高，所以一直没有被广泛应（yīng）用。

对此，周（zhōu）剑表示：“一般（bān）来看，仅伺服舵机的成本，就能占去机器人总成本的一（yī）半。这样一来（lái），一旦量少，供应链就根本（běn）起不来，相应的（de）芯片（piàn）、CPU、电池成（chéng）本也都降不下来。”

但（dàn）随着用户对机（jī）器人（rén）活动灵敏度要求地提高，伺服舵机早已成为机器人厂商差异化竞争（zhēng）的关键，原本所说的“需求（qiú）量不高”已经成为了（le）一个伪命题。

然（rán）而，正（zhèng）如周剑所说，中小型（xíng）企（qǐ）业在早期“量（liàng）不大”且进口成本较高的（de）情况（kuàng）下（xià），自研不（bú）失为一条出路（lù）。

那么（me），机器人能（néng）动了，要（yào）怎么（me）让它动（dòng）起来呢？

举（jǔ）个例子，赶时（shí）间时（shí），“人（rén）”的（de）正常生理反（fǎn）应（yīng）会让我（wǒ）们的（de）步子会迈得（dé）很大，走路的（de）速度和（hé）身（shēn）体（tǐ）的摆动幅度等都（dōu）会随之变化；而（ér）如果时间比（bǐ）较宽裕，你可能（néng）就会优哉游哉的颠着小碎步，头也跟（gēn）着摇摇晃（huǎng）晃、双臂随（suí）意摆动（dòng）。

机（jī）器（qì）人也应该（gāi）是这（zhè）样的。不同场景下，步态及身体的每个部分，都会表（biǎo）现出不同的运动状态（tài）。说的通（tōng）俗（sú）点（diǎn），机器人在（zài）活动时应该更接地气，而不是（shì）只会（huì）木（mù）讷（nè）的重（chóng）复（fù）着单一或仅有的几个动作。

这需要一个同样接地气的（de）算法（fǎ）。

什么时（shí）候（hòu）动？动哪里？怎么动？频率如何？幅度多大（dà）？这些都是在做算法时必须（xū）考虑的事情。尤其在（zài）场景（jǐng）多样化且（qiě）复（fù）杂时（shí），算法（fǎ）开发（fā）的工程（chéng）量将成倍（bèi）增（zēng）加（jiā）。

徐凯强（qiáng）也说，“让机器人动动（dòng）手脚，看起来很简（jiǎn）单，但为了做（zuò）好这一点，我们花了整整三年的时间。”

而张锐谈及的“如（rú）果（guǒ）人是可以广泛生存于这个世界的，那么机器人就应该能被广泛应用于各个领域（yù），这需要（yào）不同的算法赋（fù）予其（qí）不同的功能（néng）。”

而这其实已有解决方案（àn）。只要给（gěi）机器（qì）人（rén）加上一个基（jī）于Gazebo的仿真平台和基于Ubuntu的ROS系统，其在硬件（jiàn）接口和开（kāi）源等方面就（jiù）能（néng）接入更多的开发者了。

钢铁侠就（jiù）是这样做的，“我们提供的不（bú）仅是一个硬件产品，还同时为（wéi）开发者们提（tí）供了一个软件开（kāi）发平台。”

无独有偶，Vincross也是（shì）从运动控制技（jì）术出（chū）发（fā），为机器人开发者提供便（biàn）捷的开发平台的。

“行（háng）业（yè）公认（rèn）的，机器人将（jiāng）成为新一代的计算平台，就像十年（nián）前（qián）的手机一（yī）样。但实际上（shàng），由（yóu）于机器（qì）人开（kāi）发技术门槛高，目前（qián）大（dà）多数（shù）的（de）开发者还难（nán）以胜任（rèn）机器人开发任（rèn）务。因此，我们需要（yào）一个可（kě）以提供便捷操作的（de）平台，这（zhè）是开（kāi）发与创新的先（xiān）决条（tiáo）件。”

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简单（dān）来说（shuō），就是（shì）基（jī）于（yú）机器人（rén）搭建一个编（biān）写简易的（de）开发平台，吸引开发者按照自己的（de）想法，赋予机器人（rén）更多的功能。

举个例子，让机器（qì）人“斗（dòu）牛”：基（jī）于机器人原本（běn）就有的摄像头实时图像处理功能，编（biān）写相应的代码，让其（qí）在接收到红色信号时（shí）就立马“冲”出去。

当然，这（zhè）只（zhī）是一个简（jiǎn）单的游戏类应用。随着运动机器人（rén）场景地增多和应用创新地增（zēng）加（jiā），开放平台将极大地缩短开发周期，提升产业发展速度。

虽能力（lì）有限，但垂（chuí）直领域（yù）蓝（lán）海早已出（chū）现（xiàn）

据不完全数据统计，仅（jǐn）国内创（chuàng）企，就有超40家（jiā）专门从事运动（dòng）机器（qì）人研发的公司。其中，已经市场（chǎng）商业（yè）化的已超过了80％，且分布于各个领域中（zhōng）。

这里先分享一个（gè）酒店应用场（chǎng）景下的案例：

去年（nián），苏（sū）州洲际酒店应用移（yí）动（dòng）机器人用于（yú）代替人工负责（zé）领路（lù）、送餐等工作。在其2017年12月基于携程平（píng）台的48条（tiáo）评价中，有11条提（tí）及了“机器人”这（zhè）一关键（jiàn）词（cí）。

通过计算（suàn），这（zhè）11条评论的平均得分（fèn）为4．98分，而（ér）其他（tā）不含“机器人（rén）”关（guān）键词的平均（jun1）分只有4．72分。

“我们很多客户，在应用机器人之前的综（zōng）合评分只有4．5分，但在应用机器人之后，评分（fèn）就有了很大的增（zēng）长，甚（shèn）至有些（xiē）在（zài）短期内上涨到了4．8分以（yǐ）上（shàng）。除（chú）此之外，1个机器人最多可以替代4个（gè）人工，在人工成本方（fāng）面，也（yě）为酒（jiǔ）店做出了贡（gòng）献。” 云（yún）迹科技高级（jí）副总（zǒng）裁张名举说。

除酒店（diàn）外，在（zài）工（gōng）业方面，诸如京东的（de）仓储机器人；家庭服（fú）务方面，诸如科沃斯的扫地（dì）机器人等（děng）也都已获得了（le）用户的普（pǔ）遍认可。而在（zài）农业、医疗、城市安全、国防和空间探测等更为垂直（zhí）的（de）领域中，运动机（jī）器人也（yě）开（kāi）始去（qù）到人类（lèi）难以去到的危险（xiǎn）地（dì）带（dài），从事一些极具挑战性的工作，所发挥的（de）价值也（yě）越来越大。

毫无疑问（wèn），运（yùn）动机器人行业（yè）的蓝（lán）海已现。

总（zǒng）结

波（bō）士顿动力机器人虽（suī）然（rán）是“业界传奇”，却也依旧没（méi）能达到让人满意（yì）的（de）程（chéng）度。

但（dàn）需要（yào）明确（què）的是，在机器（qì）人三大关键要素中，运动控制确实是（shì）最难且（qiě）最复（fù）杂的（de），并不是（shì）能一蹴而（ér）就的。

然而，值得一（yī）提（tí）的是，当前机器（qì）人应用场景开发（fā）尚未（wèi）成熟，大多（duō）为固定且极为垂直，如酒店、商（shāng）场、实验田等，虽然专业度要（yào）求比较（jiào）高，但（dàn）对机器人（rén）运动（dòng）的处理和复杂（zá）度要（yào）求不（bú）高，有些甚至只要拥（yōng）有（yǒu）底盘（pán）移动（dòng）能力就可以了。

这是（shì）机器人产业的（de）成就。

当然，更具（jù）交互性、个性的（de）机器人是用户最终所需。未来（lái），机器人所（suǒ）能（néng）提供（gòng）的服务将越（yuè）来越多，真正“类人”的通用型机器人也或将（jiāng）成为（wéi）主流。虽然前路漫漫，仍然值得奋斗。