在草坪上奔跑、跳（tiào）跃、后空翻，一步一个（gè）坑；吭（kēng）哧（chī）吭哧（chī）爬楼梯，震的楼梯（tī）一直颤抖……

这些“捣蛋行（háng）为”，都来（lái）自（zì）波士顿动力的机（jī）器（qì）人。

从这家公司（sī）发布第（dì）一（yī）个机器人运动视频开始，几乎每一次（cì），它们的新动态都能引起行业的极大关（guān）注。原（yuán）因无它，打上“波士顿（dùn）动力”标（biāo）签的机（jī）器人，在（zài）运动控制方面，都是行（háng）业顶级。

但即便（biàn）如波士顿动力的运动机器人，实现那（nà）些（xiē）小孩子随手可作的动（dòng）作（zuò）行（háng）为时，依（yī）然表现（xiàn）的无法令（lìng）人满意。对机器人行业来说，运（yùn）动能力为什么会这（zhè）么得难？

这（zhè）得从运动机器人的发展历（lì）程开始说起。

事实上，运动机器人的准确研发史很难追（zhuī）溯。两千（qiān）多年前（qián）古代中国人发明的指南车（chē）大概可以（yǐ）称得上是运（yùn）动机器人这一概念的鼻祖了。车内（nèi）搭（dā）载一（yī）个“机（jī）械传动系统”，利用传递转向时两车轮的差动信（xìn）息指明方（fāng）向（xiàng），无疑这（zhè）是机械控（kòng）制技术的一次成功应用。

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到1961年，Unimation为通用汽车研发了（le）世界第一台工业（yè）机（jī）器人，用于生产汽车门（mén）、车窗把柄、换档旋钮、灯（dēng）具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。至此，机器人开始替代人类，逐渐被（bèi）应用于（yú）多个传统产业中。

而随着（zhe）现代相关技术的发展和创新应（yīng）用（yòng）的（de）出现，单纯的（de）机械运动早已（yǐ）不能满足需求，运动机（jī）器人的概念（niàn）开（kāi）始被慢慢普及开来，研发难（nán）点（diǎn）也被广泛重视起来。

运动（dòng）机器人，应该是一（yī）个集（jí）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（yìng）件系统。

要（yào）做（zuò）到这些（xiē），便要求我们在机器人“体（tǐ）内”必须汇（huì）集诸如（rú）传感器技（jì）术、信息处理（lǐ）、电子工程、计算机工程、自动化控制工程（chéng）以及（jí）人工智能等多（duō）项尖（jiān）端技术，要求机器人拥有灵活的“运动脑（nǎo）”，而这些在世界范围内（nèi），都不（bú）是短时间可以达成的。

没有（yǒu）运（yùn）动脑，机器人只能是“人工智障”

“对于机器（qì）人行业来说，有三大关键（jiàn）技术：计算机视觉（jiào）、语义理解和运动控制。而运动控（kòng）制（zhì），是较难（nán）的（de）一关。”在谈及机器人控（kòng）制关键技术（shù）时，Vincross COO徐凯强（qiáng）曾如是说（shuō）。

机器人运（yùn）动（dòng）控制有多难？它（tā）们被称为“智障（zhàng）”是不是太委（wěi）屈？

所谓的（de）“运动（dòng）机器人”不管是行为（wéi）控制、还是环境判（pàn）断等能（néng）力都与期（qī）望中有极大（dà）的差距。不（bú）客气地说，它们还处于“人（rén）工智障（zhàng）”的阶（jiē）段。

为此钢铁侠机器人创始人＆CEO张锐认为，“它们需要拥（yōng）有一个（gè）‘会运动的脑子（zǐ）’，也就是‘运动脑’。”

纵观当前推出（chū）的各种运动（dòng）型（xíng）机器人，要么（me）只能“站”在原地，用一个“画”着人（rén）脸（liǎn）的（de）屏幕（mù）说着前言不搭后语的话，可以稍（shāo）微（wēi）点头摇（yáo）头；要么就是一举一动非常机（jī）械，摆（bǎi）动着双手双脚跳舞，毫无实际应用（yòng）意义可言。

能自主规划路（lù）线、感应（yīng）环境自动避障地移动，可以（yǐ）通（tōng）过灵活的关（guān）节不机械地（dì）活动（dòng），是对机器“人”最基（jī）本（běn）的要求（qiú）。

而这其中，有两大技（jì）术难关（guān）：移动和活动。

移（yí）动（dòng）得不好，就会（huì）乱碰乱撞（zhuàng）；活动得不好，就毫无灵性，彷（páng）如（rú）智障（zhàng）。

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

按照移动方（fāng）式（shì）划分，移动机器人可大致被（bèi）分为（wéi）：轮（lún）式、履带式和足式三大（dà）类。而（ér）前两类机器人移动的关（guān）键（jiàn），都（dōu）在下半身，也就（jiù）是俗称的“底盘”。

科沃斯机器人（南京）人工智能研究院（yuàn）院（yuàn）长于元隆表示，“底盘”其实只是一个载体，其中搭（dā）载（zǎi）和（hé）应用（yòng）了传感器、智能算法和驱动机构（gòu）等三大关键技术。

从（cóng）当前移动机器人的工作状态看，其主要的工作流程应该（gāi）是“传（chuán）感器用于感（gǎn）知环境，并将环境信（xìn）息传（chuán）输（shū）给‘控制大脑’，也（yě）就是智能算法；‘大脑’通过（guò）分析环境（jìng）信息给（gěi）出‘执（zhí）行命令’，最终控制驱动机构输（shū）出（chū）行为（wéi）动（dòng）作。”

传感器方面，更准、更（gèng）高精度的环境感知能力是评价其性能最重要的指标。但高（gāo）性能的传感（gǎn）器（qì），就意味着高成本。以（yǐ）科沃（wò）斯为例，克服传感器（qì）依赖进口、高成本等问题，拥（yōng）有自主研发的传感器（qì）专利是唯（wéi）一解决之道。

而智能算法（fǎ），也（yě）是近（jìn）几年各大机器人厂商重点发力的部分。这其中，涉及到（dào）了环境感知、导航定位（wèi）、避障、决（jué）策、视（shì）觉、语音、人机交（jiāo）互等多个关键技（jì）术。

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同时于院（yuàn）长也表示，“现在各个厂商在智能算法方面还（hái）处于浅（qiǎn）水区（qū），只是做到了一（yī）些基本功能的（de）应（yīng）用。简（jiǎn）单来说，就是现（xiàn）在的机器人还不够聪明（míng）。”

这（zhè）里的“不够聪明”体现在（zài）三方面：第一，感知能力（lì）不够智能；第二、行为决策（cè）能力不够；第三，人（rén）机交互性差。

就目前的发展趋（qū）势看，多模态（tài）传（chuán）感器和智能算法相结合是一种（zhǒng）有效的解决方式（shì）。当机（jī）器（qì）人可以有效地感知环境（jìng）变化、准确地推理和做出（chū）决策（cè）、结（jié）合用户（hù）需求提（tí）供针对性服务时，就是我们进入“深水区”的时候了。

驱动结构（gòu）方面，则涉及了机械结构设计、有效驱动力、减速器等（děng）多个（gè）机械（xiè）工（gōng）程问题（tí）。而这些，都直接关系到机器人移（yí）动（dòng）时的灵活（huó）性。

想必（bì），谁也不想看到机器人要么不动，要么“嗖”地冲出去然（rán）后撞倒墙上的场（chǎng）面吧。

也正因为此，当前大（dà）多移动机器人应用都只局（jú）限于室内场景中。而市场所需要的机器人，应该（gāi）拥（yōng）有更多的能力，如自（zì）然地做着肢（zhī）体动作，可以“端茶（chá）倒（dǎo）水”，甚至“翻山越岭”。

这就涉及到机器人的活（huó）动（dòng）能力了（le）。

活（huó）动的重点（diǎn）在“关（guān）节”，伺（sì）服（fú）舵机和运动算法（fǎ）成制胜关键

谈及“活动”机器人，最为常见的（de），就是（shì）舞台表演（yǎn）类机器人。

旋转、挥手、踢腿……这些都是跳舞机器（qì）人（rén）最为常见的动（dòng）作。其（qí）中，以上过春晚的优必选（xuǎn）机器人最为知名。而（ér）它（tā）们最大的优势（shì）在于技术——伺服舵（duò）机及（jí）步态算法等（děng）的自主研（yán）发。

优必选创始人＆CEO周（zhōu）剑曾说过，“伺服舵（duò）机本（běn）身就是一个比较难的技术（shù）壁垒。尤其（qí）是大扭矩（jǔ）伺服舵（duò）机，在全球来（lái）讲都是机器人产业里一个很（hěn）大的难题。”

和普通的电机相比，伺服舵（duò）机涉中还（hái）涵盖了减速、传（chuán）感、电机（jī）、芯片、改进算法、旋转自由度等多种技术问题。也（yě）正因为此，伺服舵机能够极大的提升机（jī）器人活动时的关节灵（líng）敏度。所以优（yōu）必（bì）选（xuǎn）没有放弃研发伺服舵机（jī），尽管他们花了近（jìn）5年的时（shí）间（jiān），耗资半（bàn）亿（yì）。

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其实，伺服（fú）舵机并不（bú）是（shì）一个新概念（niàn），日（rì）本、瑞士等机器人研（yán）发大国早有（yǒu）“伺（sì）服舵机”相关产品。只（zhī）是当时（shí）进口成本（běn）极高，即便是最低性（xìng）能的成本价也需要50美（měi）元／个，且早期需求量不高（gāo），所以一直没有（yǒu）被广泛（fàn）应用。

对（duì）此，周剑（jiàn）表（biǎo）示：“一（yī）般（bān）来看（kàn），仅（jǐn）伺服舵（duò）机的成本，就能占去机器人总成本的（de）一半。这样（yàng）一（yī）来，一旦量少，供应链就根本起不来，相应的芯片、CPU、电池成本（běn）也都降不下（xià）来。”

但随着用户对机器人活（huó）动（dòng）灵敏度要求地（dì）提（tí）高（gāo），伺（sì）服舵机早已成为机器人厂商差异化（huà）竞争的关（guān）键，原（yuán）本所说的“需求量不（bú）高”已经（jīng）成为（wéi）了一个伪命题。

然而，正如周剑所（suǒ）说，中小型企业在早期“量不（bú）大”且进口（kǒu）成本（běn）较高的情况下，自研不失为一条出路。

那么，机器人能动了，要怎么让（ràng）它动起来呢？

举个例子，赶时间时（shí），“人”的正常生理反应会让（ràng）我们的步（bù）子会迈得很（hěn）大，走路的速度（dù）和身（shēn）体的摆（bǎi）动（dòng）幅度等（děng）都会随之（zhī）变化；而如（rú）果时间比较（jiào）宽裕，你（nǐ）可能（néng）就会优哉游哉的颠着小（xiǎo）碎步，头也跟着摇摇（yáo）晃（huǎng）晃、双臂随意摆动（dòng）。

机器人也应该（gāi）是这样的。不同场景下，步（bù）态及身体的每个（gè）部分，都会（huì）表现出不同的（de）运动（dòng）状态。说的通俗点（diǎn），机器人在活动（dòng）时（shí）应该更接地（dì）气，而不是只会木讷的重复着单一或仅有的几个（gè）动作。

这需要（yào）一个同样接地气的算法。

什么时候动？动哪里（lǐ）？怎么动（dòng）？频率如（rú）何？幅度（dù）多大？这些都是在做算法时必须考虑的事情。尤其（qí）在场景多样化且复杂时，算法开发的工程量将成倍增加。

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

而张锐（ruì）谈及的“如果（guǒ）人是可以（yǐ）广泛生（shēng）存（cún）于这个世界（jiè）的，那（nà）么机（jī）器人就应（yīng）该能被广泛应（yīng）用于各个（gè）领域，这需要不（bú）同的算法赋（fù）予其不同的功能。”

而这其实（shí）已有解决方案。只要给机（jī）器（qì）人加上一个（gè）基于Gazebo的仿真平台（tái）和基于（yú）Ubuntu的（de）ROS系统，其在硬件（jiàn）接口和开源等（děng）方面（miàn）就（jiù）能接入更多的开发者了（le）。

钢（gāng）铁侠就（jiù）是这样（yàng）做的，“我们提（tí）供的（de）不（bú）仅（jǐn）是一个硬件产品，还同时（shí）为开发者们（men）提供了（le）一个软件开发平（píng）台。”

无独有偶，Vincross也是从运（yùn）动控制技术（shù）出（chū）发，为机器人开发者提供便（biàn）捷（jié）的开发平（píng）台的。

“行业公认的，机器人将成为新一代（dài）的计算平台，就（jiù）像（xiàng）十年前的手机一样。但（dàn）实际上，由于（yú）机器人开发技术门槛（kǎn）高，目前大多（duō）数的开（kāi）发（fā）者还难以（yǐ）胜任机器人（rén）开发（fā）任务。因此，我们（men）需要一（yī）个（gè）可以提供便捷操作（zuò）的（de）平台，这是开发（fā）与创（chuàng）新的先决条件。”

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简单来说，就是基于机器人搭建一个编（biān）写（xiě）简易的开发平台，吸引开发（fā）者（zhě）按照自己的想法，赋予机器人更多的功能。

举个例子，让机器（qì）人“斗牛”：基于机（jī）器人（rén）原本就有的摄像（xiàng）头实时图像处理（lǐ）功能，编写相应的代码，让其在接收到（dào）红色信号时就立马“冲”出（chū）去。

当（dāng）然，这（zhè）只是一个简单的游（yóu）戏类应用。随着运动机（jī）器人场景地增（zēng）多和应用创新地增（zēng）加，开放平台（tái）将极大地缩短开发周（zhōu）期，提升产业发（fā）展（zhǎn）速度。

虽（suī）能（néng）力（lì）有限，但垂直领域蓝海早已（yǐ）出（chū）现

据不完全数据（jù）统计，仅国内创（chuàng）企，就有（yǒu）超40家专门从事（shì）运动机器（qì）人研发的（de）公司。其中，已经市场商业化（huà）的已（yǐ）超（chāo）过（guò）了80％，且分布于各个领域中。

这里先分（fèn）享一（yī）个酒店应用场景下的案例：

去（qù）年，苏州洲际酒店应用移动机器人用于代（dài）替人工负责（zé）领路、送餐等（děng）工作。在其（qí）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”这一关键词。

通过计（jì）算，这11条评论的平均（jun1）得分为4．98分（fèn），而其他不（bú）含“机器人（rén）”关键词（cí）的平均分（fèn）只有（yǒu）4．72分。

“我们很多客户（hù），在应用机器人之前（qián）的综合评分（fèn）只有4．5分，但在应用（yòng）机器人之（zhī）后（hòu），评分就有（yǒu）了很大的增长，甚至有些在短期（qī）内上（shàng）涨到了（le）4．8分以上。除此之外，1个机器人最多可以（yǐ）替代（dài）4个人工，在人工成本方（fāng）面，也为酒店做出了贡献。” 云迹（jì）科（kē）技高（gāo）级副总裁张名举说。

除酒店外，在（zài）工（gōng）业方面（miàn），诸如京东的仓储机器（qì）人；家庭（tíng）服务方面（miàn），诸如科沃斯的扫地（dì）机器人等（děng）也都已获得了用户（hù）的普（pǔ）遍认可。而在（zài）农业、医疗（liáo）、城市安全、国防和空间探测等更为垂直的领域中，运动机（jī）器人（rén）也开始去到人类（lèi）难以去到的危险地带（dài），从事一些极（jí）具挑战性的（de）工作，所发（fā）挥的价值也越来越大。

毫无疑问，运（yùn）动机器人行业的蓝海已（yǐ）现。

总结

波士顿动（dòng）力机器人虽然是（shì）“业界传（chuán）奇（qí）”，却也依旧没能达（dá）到让人满意的程（chéng）度。

但（dàn）需要明确的是，在机器人三大关键要素中，运动控制确实是最难且（qiě）最（zuì）复杂的，并不是能（néng）一蹴而（ér）就的。

然而，值得一提的是（shì），当前（qián）机器人应用场景（jǐng）开发尚未成熟，大多为固定且极（jí）为垂直，如酒店、商场、实验田等，虽然（rán）专业度要求比较高，但对（duì）机器人运（yùn）动的处理和复（fù）杂度要（yào）求不高，有（yǒu）些甚至只要（yào）拥有底盘移动能力就可以了。

这是（shì）机器人产业的（de）成就。

当然（rán），更具交互性（xìng）、个（gè）性的机器人是用户（hù）最终（zhōng）所（suǒ）需。未来，机器（qì）人（rén）所能提供的（de）服务将（jiāng）越来越多，真正“类人（rén）”的通（tōng）用型（xíng）机器人也或将成（chéng）为（wéi）主流。虽然前路漫（màn）漫，仍（réng）然值得奋斗。