现如今,随着深度学习算法的精进以及语音识别、图像识别等人工智能技术的发展,机器人、无人机等AI产品越来越多的出现在我们身边,从娱乐、效率等多个方面给人类带来了便利。

因为受到众多科幻影视剧的感染,机器人成了人们的一种向往。去年,谷歌AlphaGo战胜人类围棋选手李世石,由此引起了关于人工智能的新一波热潮,紧接着,一部《西部世界》又仿佛让人们看到了机器人的“终极进化”状态。其中,值得人们关注的的不仅仅是机器人的“意识觉醒”,还有其灵活的肢体动作。

在《西部世界》中,所有机器人的骨骼和肌肉都是由3D打印技术制作而成,对于之后机器人的肢体到底是怎么动起来的,影片中并没有给出具体的解释。与影视剧相对的,在现实生活中,同样的,足式机器人也是众多团队所研究的对象,也有一些公司将其实现了商业化,不过,真正说到足式机器人的市场,它真的打开了吗?

相比之下,足式机器人更显“小众”

据了解,世界上最早对足式机器人的研究可以追溯到达芬奇身上,其在1495年的手稿中设计了一个仿人型机器人。而随着时间的推移以及技术的革新,在近代,越来越多的机构参与了足式机器人的研究,相关具有重大研究意义的产品成果也是在世界相继公布。

目前,从形态上划分,足式机器人主要分为单足、双足和多足,其中,双足机器人的研究是最多的。因为研究门槛并不是太高,轮式和履带式成为了现在机器人的常态,也是这些机器人能够这么快打开市场的一个推动因素,与此相对的,因为技术难度的增加,足式机器人的研究进程一直是缓步前进的。

在这方面,最有发言权的应该要数美国的波士顿动力以及日本的本田了。前者一直致力于多足机器人的研究,在平衡算法等方面有着极大的成就,每一次Altas等新产品的公布都能够引起业界内外的热议,而后者更是推出了第一款真正意义上的商业化足式机器人——双足机器人ASIMO(阿西莫),其被运用于公司等多个场景中为人类提供服务。

当前,虽然实现商业化的足式机器人并不多见,但除了ASIMO还是有那么一些存在的,并在国际上也闯出了自己的名声,像法国Aldebaran Robotics公司的Nao、中国优必选公司的Alpha等小型足式机器人。不过,根据工研院IEK的研究报告预估,预计至2021年,全球智能机器人的市场规模将增长至336亿美元,而依据当前市场情况来看,轮式、履带式机器人以及固定型机器人依旧占据了市场的绝对地位,至于足式机器人,相比于前者的数量之多,其进入商业化市场的产品一只手就能数过来,连带着,机器人市场的份额也是少有看头。

三大因素,致足式机器人难以商业化

根据市场状况,我们可以看到,轮式机器人无疑是市场最大的赢家,虽然也有一些足式机器人进入市场,也引起了几股热议,但由于某些原因,在整个机器人市场面前,其市场份额似乎并不具备什么可观性,至于个中原因:

一个是常人所不能承受的高昂成本:

相对于轮式机器人,因为关节灵活度等方面的要求,足式机器人的硬件成本还是不低的,再加上算法等等,这也就造成了其高昂的价格。以Nao机器人为例,据了解,光是硬件成本就高达12000欧元(现约87874.8元人民币),从而不能大范围的进入家庭,目前,Nao机器人主要被用于实验室的技术研发以及一些机器人竞赛当中。

另外,小型机器人并不足以作为未来的趋势,而对于那些中型机器人而言,成本就更高了,比如本田旗下的ASIMO,据报道所说,其成本在300—400万美金,再有波士顿动力旗下的足式机器人,成本无一不在几百万美金左右。而就在最近,一台没有上半身、被众多报道称离商业化不远的双足机器人Cassie进入了大家的眼球,说是这样说,不过其制作公司也表示“成本是制约双足机器人商业化的重要因素之一”,现在该机器人的成本在10万美元之上,至于商业化的方向也是高校实验室等科研机构。

第二个是诸多技术问题的不够完善:据浙江大学控制学院机器人团队负责人、科技部智能机器人重点专项专家组专家熊蓉教授所表示,自当下的足式机器人上,机构设计、驱动、能量消耗等等都是尚待完善的问题。以能量消耗为例,人类的能量消耗一般都是在0.01—0.2单位,而足式机器人的能量消耗都在2以上,像ASIMO和“Big Dog”分别是2单位和15单位,而消耗大也就意味着续航时间的不够长。

为了延长续航时间,提高电池容量、进行机构减重以及在驱动控制上做改变是三个主要的方法。不过,就拿波士顿动力刚刚发布的腿轮式机器人Handle来说,一次充电可以行走15英里(约24公里),最高时速达到14.5公里每小时,经计算续航时间约1.7小时。而与此相对的,在拥有相同的上半身的情况下,靠双腿行走的Altas的续航时间为一个小时。利用机械腿+轮胎的结合,Handle的续航时间的确比Altas长了,但也只是相差0.7个小时,并不足以满足未来人们的需求,因而,在能量消耗方面,足式机器人还有待完善,而其他方面更是如此。

最后是资本的观望以及市场的缓慢增长:据相关数据显示,在2016年,国内机器人融资案例数达到了70起,其中,第二和第三季度的融资金额分别达到了3.08亿美元和2.99亿美元,环比增长 37.49%和26.27%。不过,根据人工智能信息服务平台因果树相关数据显示,在2016年的全部机器人公司融资案例中,天使轮和A轮占比分别达到了22.9%、54.3%,B轮融资只占了22.9%,C轮与D轮融资案例数量为0。从这些数据来看,在市场前景火爆的未来期望下,目前的机器人行业还处于前期。

另外,再将足式机器人从这些数据中单独拎出来,只有优必选等屈指可数的几家从事足式机器人研究的公司获得融资,这何尝不体现了资本在足式机器人上的观望态度?至于这种态度的体现,也是有原因存在的,一个是高昂的成本吓住了投资者,一个是技术的尚待完善,没有能够让投资者看见未来可见的商业化前景。一般来讲,一个商业化市场的打开除了用户的需求,也离不开资本的炒作和推动,如此,在投资者还没将过多的目光投入在足式机器人的当下,其距离进一步的商业化还得有的等。

与此同时,在当下的应用场景中,因为无人机等智能硬件的加入,从而弥补了一部分足式机器人的市场空包。因此,若论起足式机器人的真正的市场需求,虽然从长远角度来讲,足式机器人必将是未来的主流,但在短时间内,人们并不那么的急切需求足式机器人的加入,也因此造成了市场开拓的不积极,从而阻碍了其进一步商业化的脚步。

展望未来,足式机器人才是大势所向

家庭、商场、教室……众多场景中,我们看到了穿梭于其中的越来越多的移动机器人的身影,其中9成以上的都是轮式、履带式机器人。因为机器人的加入,人们的生活正在变得高效化、智能化。

那么,既然轮式、履带式机器人的技术简单而成熟,也有了很多的应用,而足式机器人技术、市场如此艰难之下,我们为什么还要花费这么多的人力、物力去研究足式机器人呢?其中自然有它不可不为的原因:

足式机器人适应力更强:众所周知,轮式、履带式机器人在行动方面对于地面的要求是很严格的,从而限制了应用场景的拓宽。与此相对的,足式机器人在运动的灵活性以及环境的适应性上比之轮式、履带式机器人拥有更为显著的优势。

据熊蓉教授表示,

在前进过程中,足式机器人是一种离散的落脚点的方式,可以适应多变的地形,其多肢体、多自由度的设计可以使其根据作业要求“主动”调节身体高度,以保证身体的平衡稳定性。与此同时,当一个肢体在作业中发生故障问题,足式机器人依然能够继续运作,也就是说,它具备一个“容错性”,而这时轮式、履带式机器人没有的一个特性。

另外,在功能上,足式机器人还具备一个多样性,以四足机器人为例,当出现一些特殊需求,机器人可以在后面两足站立的前提下,将前面两足作为手臂使用。因而,跟轮式、履带式机器人相比,在诸多场景中,不管是性能还是提供的服务,足式机器人有着更多的优势。

足式机器人的市场更为广阔,更符合未来趋势:当前,物质的运输、野外的勘测、灾祸的救援以及一些高危险环境中的作业都是足式机器人的应用领域。此前在日本福岛事件后,人们曾在里面投入履带式机器人进行相关作业,不过在实际运作中,其并不能克服环境的复杂性,也让人们看到了轮式、履带式机器人在应用范围拓宽上的一些局限。

对于足式机器人的应用,中国人工智能学会理事长李德毅也称:“该类型机器人在人机交互和复杂地形的适应方面有天然优势。如果运动平衡问题解决好,再用人工智能技术当大脑,仿人机器人将具备广阔的应用场景和巨大的商业化价值,不仅可在机场、酒店、养老等服务行业广阔应用,在高校教具、娱乐影视、军用装备等方面也具有重要价值。”

当前,在众多应用场景中,轮式、履带式机器人的确满足了人们的很多需求,但这并不足够。在轮式、履带式机器人已经开拓出的应用场景中,足式机器人能够提供更多的服务,像上文所提及的勘测,后者将基于平地进行勘测范围的再次扩大,包括山地、楼梯等等。此外,基于原有的应用范围,足式机器人的出现将开拓出新的应用领域,比如代替人类进行军事作战等等。

结语

当下,由于轮式、履带式机器人的低门槛,从而也成为了厂家所选择的主流形式,不过,不管是科幻片中所描述的机器人,还是未来机器人的终极形态,足式机器人永远都是将来的大势所趋。

在此方面,正如国内钢铁侠科技创始人张锐说:“在机器人产业化早期阶段,会存在多种产品形态并存的局面。由于技术门槛较低,大多数厂家会选择轮式机器人相互竞争。随着腿式机器人技术积累、更适合与人互动和愈发广泛地应用,腿式机器人所占比例会不断增加。”

由于高成本,目前除了小型足式机器人外,中型机器人只能以极其小众的形式进入市场,而面对的消费群体也是高校研究所等B端市场,以“研究平台”的性质存在于其中。并且,因为一些技术的尚未解决,从而进入商业化初期的足式机器人的数量也并不是太多。以目前的情况来看,至少在成本降下来之前,B端市场将是足式机器人的先发市场,也是主要战场。至于说何时才能摆脱当下的困境,10年时间或许还不足够。