优必选 CTO 熊友军将 Walker 进行到底
作者 肖漫
编辑 王金旺
雷锋网消息，7 月 7 日，优必选在 WAIC 上发布了 Walker X。
这是优必选大型仿人服务机器人五年来的第四次进化，从最初的双足机器人进化到如今的大型仿人服务机器人，如今的 Walker X 已经成为优必选技术力的一张名片，也成为中国机器人领域一个独特的存在。
优必选 CTO 熊友军此前曾向雷锋网表示：
针对 Walker，我们制定了非常长远的规划，优必选最终的目标是希望它能够走入家庭。
经过此次升级，Walker X 离“走入家庭”这一目标也更近了一步。
Walker X 的这两年
Walker X，优必选大型仿人服务机器人，当它在 WAIC 的展台上再次被围观时，优必选的研发团队并没有感到意外。
毕竟，Walker 已经连续两年入选 WAIC 的镇馆之宝。
在过去两年里，优必选 Walker 项目研发团队在这一机器人中加入了全新的思考，更有生命质感的 Walker X 也由此而生。
早在 2019 年 6 月，Walker X 就开始立项。从最初的产品定义，到如今在 WAIC 呈现在大众面前，Walker X 背后实则历经了一个长线的研发过程。
“Walker X 的产品研发项目经历了三个阶段——第一阶段是虚拟仿真与硬件设计、第二阶段是整机组装与优化、第三阶段是算法导入与应用测试”，熊友军向雷锋网表示。
据熊友军介绍，基于 Walker 第二代产品在不同场景的部署和测试情况反馈，优必选在 Walker X 研发阶段就定下了四个指标，即“减重、增稳、加速、加智”的八字方针。
围绕这四大指标，优必选将第二代 Walker “高 1.45m，重 77kg”的体型减重至 63kg，身高优化至 1.30m，也就有了现在的 Walker X。
值得一提的是，在此前 Walker 三代产品迭代过程中，随着功能和自由度的提升，身高和重量一直在增加。而 Walker X 这代产品却在身高、体重方面有了小型化的趋势，两种不同的迭代方向的背后，其实蕴含着优必选的另一重思考——在技术成熟度逐渐提高的同时，人机交互的考量也就变得更加重要。
“ Walker 的最终目标是走进千家万户，本质上是一种家庭服务型机器人，因此更强调机器人与人交互的友善度、亲和力，以及交互的自然性，将机器人的身高降低也是为了避免人类在和机器人交互过程中仰视或直视给人带来的压迫感和威胁感”，熊友军表示。
同时，熊友军还补充表示，在保证身高的基础上，体重其实是越轻越好，“轻便性”对提升机器人的运动性能、安全性，以及减少能源消耗都能起到正向作用。
为了给 Walker 减重，熊友军表示，优必选的研发团队在伺服舵机上下了不少功夫。比如，针对伺服舵机的驱动单元，优必选将伺服舵机最大功率密度提升了 150%，这也是 Walker X 能够实现体积变小、重量变轻的一个主要原因。
除了身高体重方面的变化，Walker X 在运动控制方面也得到了新的提升。据雷锋网了解，Walker X 最大行走速度从上一代产品的 2km/h 提升至 3km/h，接近人的行走速度。
“一般情况下，人类正常跑步速度在 8~10km/h、慢跑速度基本是在 5-6km/h，行走速度差不多就是 3~4 km/h，Walker X 基本上已经能够以人类相当的行走速度在家庭室内环境下行走”，熊友军向雷锋网说道。另外，熊友军表示， Walker 的行走速度将会在后续迭代中持续提升。
速度的提升离不开技术的支持，为了提升 WalkerX 快速行走的稳定性，优必选采用了类人步态运动规划、足腰协调步态规划、摆动腿运动轨迹优化等算法，通过算法提升了 WalkerX 的运动性能。
算法的加入在帮助提速之余，对 Walker X 的稳定性同样有提升。
稳定的单腿站立
“以前 Walker 更多是在室内平坦的地面行走，但现实环境会有很多意外因素，比如说地面上有支笔，可能会有电线，有楼梯等复杂情况，现在基本上都能够 hold 住”，熊友军表示。
从脚掌部位来看，Walker X 采用全驱动脚掌设计，加以全新的脚掌姿态控制算法，能够让机器人的脚掌运动更接近人的脚掌，当机器人触碰到地面时，柔性的脚腕、脚踝能够让其适应不同地面。
雷锋网了解到，除了能够适应复杂地面环境，Walker X 的稳定性还在体现于承受外部冲击——无论是单腿站立，还是站立行走状态，都能够抵抗冲击或干扰。
此次，出现在 WAIC 展会现场的 Walker X 不仅展示了上楼梯、下斜坡、单腿平衡等多项能力，还秀了一把下象棋的能力；而在这些能力背后，其实是优必选在过往几年沉淀下来的多项自研技术。
6 项 AI 技术、8 大核心功能，Walker X“火力全开”
曾几何时，AlphaGo 打败世界围棋冠军李世石一度震惊全球，但当时对弈现场，坐在李世石对面的并不是 AlphaGo，而是 AlphaGo 的核心作者之一 Aja Huang （黄士杰）。
实际上，AlphaGo 并没有真实“肉身”，而只是一个人工智能程序，下棋还需要一个“人肉臂”。
这次，优必选的 Walker X 却学会了下象棋，下一次打败人类棋手的，或将是一个钢筋铁骨的机器人。
据熊友军介绍，“下象棋”其实是 Walker X 此次在 WAIC 亮相的一个特殊展示项目，是人工智能和运动控制结合的表现。
事实上，此次在 WAIC 上展示的 Walker X，集步态规划与控制、柔顺力控、全身运动规划、视觉定位导航、视觉感知、全链路语音交互 6 大 AI 技术于一身，Walker X 更有张力的表现让更多人放下了“弱人工智能”的偏见。
从“下象棋”的操作来看，Walker X 每一次操作背后需要历经“感知-认知推理-决策执行”三个阶段。
具体来说，Walker X 需要通过头部的摄像头进行视觉感知，识别双方棋盘局势，在根据实际情况利用人工智能进行认知推理，有了决策结果之后，再通过手部动作完成移子、吃子、跳子等操作，在这背后，则是有一系列运动控制算法做支撑。
“实际上，这是一个综合能力的体现”，熊友军表示，而这也是 Walker X 区别与 AlphaGo 的不同之处。
Walker X 下棋是 AI 技术和机器技术的深度集成，而 AlphaGo 更多停留在 AI 技术层面，尚且缺乏与物理世界的实际交互，需要搭载于类似 Walker X 的机械载体上才能执行技术反馈。
不过，下象棋并不是 Walker X 的终极目的，Walker X 的终极目的是通过更多这样更具交互性的技能提升“家庭陪伴”能力。“日常生活中，可以偶尔让 Walker 陪着下下棋，累了可以让 Walker 捶捶背，渴了可以倒杯水……在诸多家庭场景里，Walker 将具备很大陪伴意义”，熊友军向雷锋网说道。
不难看出，下象棋仅是 Walker X 诸多功能的体现之一。在 6 大 AI 技术的加持下，Walker X 集成了 8 大核心功能，除了前面提及的运动控制，还包括手眼协调操作、柔顺物理交互、感知避障、环境感知、多模态情感交互、AIoT 家居控制等。
雷锋网注意到，在多模态情感交互上，优必选采用了全新四维灯语体系，内置原生 28+ 机器人情绪体系，在 Walker X 本体上有 4 处灯光、5 种颜色、6 类状态。
目前，在仿人机器人行业，除了通过语音灯光进行情感交互，还有“索菲亚式”通过机械结构改变面部表情进行情感表达交互，当被问及为何没有采取后者方案时，熊友军告诉雷锋网，主要是为了避免“恐怖谷”。
所谓“恐怖谷”，是指人形玩具或机器人的仿真度越高人们越有好感，但在相似度临近 100% 前，这种好感度会突然降低，越像人反而越反感恐惧，好感度降至谷底。
在熊友军看来，目前行业内要想真正实现高度拟人化的仿真面部表情，还存在一定难度。为了避免陷入“恐怖谷”这一漩涡中，Walker X 采用了全新的四维灯语体系，既保证了科技感，也能够通过灯光、颜色等度传递情感交互。
其中，嘴部条形灯光能够负责情感表达；耳部环形灯光负责听觉感知；手部 U 形灯光辅助运动控制；背部指示灯光可视系统状态。
Walker X 这样的设计思路，拉近了机器人与人的距离——一方面，Walker X 四维灯语的交互设计，颇具亲和力的身高体重控制都在降低了“机械化”层面的冰冷感；另一方面，Walker X 在具备 6大 AI 技术、8 大核心功能的表现下，拓宽了其商业化边界，走进更多现实场景。
Walker X 走上工作岗位
对于优必选而言，Walker 除了是一张强大的品牌名片外，真正价值在哪里？
事实上，在 Walker 五年四次迭代中，优必选在研发过程中沉淀了大量机器人前沿技术，对于这些技术，优必选则能够直接应用到商用机器人产品中。
雷锋网了解到，Walker 研发过程中沉淀下来的机器人技术已经开始反哺公司诸如悟空机器人、Alpha、Cruzr 等核心产品，支撑起诸多核心产品的商用落地。
此前，优必选的悟空机器人（优必选教育产品线产品）曾多次作为伴舞团、甚至模仿街舞，这项技能背后的感知、步态算法等技术正是从 Walker 研发中沉淀，从而迁移至其他机器人产品。
另外，从 Walker 自身的商业化应用来看，登上过晚会、出演过电影的 Walker 已经是机器人界的“明星”。
在去年深圳特区 40 周年庆典活动中，第二代 Walker 就曾登台演出，与十多位舞蹈演员呈现了一场视觉盛宴。在影视作品中，Walker 也曾参演《我的机器人朋友》，并在剧中饰演男二号，为蔡国庆、蔡轩正父子配戏。
除了演艺活动，身兼数职的 Walker 也常出现在科技展馆中。据熊友军透露，Walker X 将在今年 10 月 1 日的迪拜世博会上担任中国馆的“智能导览讲解员”。
显然，Walker 已经走出了大型仿人服务机器人商业化艰难的一小步。随着 Walker 商业化潜力的拓宽，Walker 也走进了更多高校实验室， 推动了中国大型仿人服务机器人发展。
在科研开发合作上，优必选与大学实验室构建了纵向课题联合申报、横向课题合作、联合实验室建设三种合作模式，在运动控制、机器视觉、定位导航、任务规划、行为决策、人机交互等方向进行研究与探索。
“优必选与高校实验室/专家学者的合作是基于专项研究展开，即横向课题合作，通过企业与高校联合进行某个领域的深度科研，比如 AI 视觉、AI 语音等”，熊友军向雷锋网表示，“纵向课题联合申报则是和高校研究人员联合申报国家层面的科研项目”。
需要指出的是，Walker 能够助力科研开发一大重要因素在于其采用了模块化设计，头部、手掌、电池都可以快速拆卸和组装，而这种模块化的设计，对标准化、批量化的生产更是助益良多。
“模块化设计主要直观体现在三个地方，一是头部、二是手掌、三是电池”，熊友军表示，这种模块化设计更便于使用和维护，也为未来产业化和批量制造做准备，降低了生产成本和维护成本。
以手掌为例，优必选会根据不同应用场景提供多种手掌形态，对于需要使用各种工具的家庭场景，则需要配备灵活的多手指关节；而对于科研或者对手指自由度要求不高的场景，则会更换成两三个手指头，成本也会有所降低。
在教育领域应用过程中，为了降低科研门槛，优必选开放了 Walker 仿真技术平台。“仿人机器人是学术里非常前沿的一个领域，但难以实现每个研究者都有一台真正的大型仿真机器人，为了提升科研人员的参与热情，我们推出了仿真平台”，熊友军在采访中说道。
据了解，在 Walker X 的技术开放平台上，优必选提供了二次开发接口及文档、提供精确仿真模型及控制接口，能够实现从仿真平台到实物机器人的无缝迁移；配套上位机软件，以及部分 DEMO 等。
无论是在演艺活动、科技展馆上的露面，还是对科研方面的助力，这些都仅是 Walker 目前的部分尝试，在熊友军看来，Walker 的商业化想象空间，远不止于此。
“我们一直有个梦想是让 Walker 能够走入家庭，成为我们的伙伴，甚至能成为第三代人机交互中心”，熊友军向雷锋网说道。
熊友军认为，Walker 能够完成很多场景下服务类的事情，接下来也将探索 Walker 在结构化较高的场景中进行服务层面的应用，比如机场、酒店、银行等。
在过往版本中，Walker 已经向世人展示了太多惊奇之处，从开冰箱、倒饮料到做瑜伽、下腰，这次，Walker X 进一步学会了下象棋、捶背等更具交互性的技能，这让我们对大型仿人服务机器人再次充满期待。
期待它走入家庭，期待它走向更多工作岗位。
