在醞釀了一個多月后,全球首場人形機器人馬拉松終于開幕了,作為一直關注前沿科技動向的雷科技,自然不會放過這次機器人盛宴,一大早就調好鬧鐘關注這場比賽,然后我就看到了……
「精彩瞬間」多,機器人馬拉松觀賞性十足
宇樹G1開場就躺平(非宇樹官方團隊,而是第三方購買宇樹G1并使用自研算法參賽)。
圖源:雷科技
穿了跑鞋的“未成年”機器人。
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以及風扇助力高達!
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說實話,小雷沒有想到光是一個起跑,這些機器人廠商就可以給我們帶來這么多的歡樂,同時也讓小雷充分見識到了機器人的“多樣性”,特別是那個外觀神似“高達”的機器人動起來,不對,準確地說是風扇轉起來后,我是整個人都不好了,這也能算人形機器人?
難不成還得念叨一下那句經典臺詞:“腿只是裝飾,上面的大人物不會懂的”(出自經典機器人動畫《機動戰士高達0079》,片中技術人員吐槽在飛行戰斗狀態下,腿部結構是無用的,此處僅做調侃)。
不過在陸地環境下,腿部結構顯然并非“裝飾”,而風扇助力加人力控制方向的“人機”工程學設計,目前來看還是有不少問題的,在起跑時就因為難以控制方向,以“繞圈”的移動方式走了十多米。
看得出來“駕駛員”已經在很努力地控制方向了。
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在轉了三圈后,這臺風力機器人突然開始直線加速,正在小雷以為它要成功起跑時,結果馬上就脫離了“駕駛員”的掌控,直接撞上了圍墻,成為本次比賽第一個被淘汰的選手。
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大家說直接改成多軸無人機的形式,會不會比風扇助力更靠譜呢?
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最后小雷在參賽列表里確認了一下,這個起跑就被淘汰的機器人來自華中科技大學,名字是“神農”。對于神農機器人為什么選擇風扇助力的方式來移動,網友的看法也是眾說紛紜,其中小雷覺得最靠譜的說法是:“神農嘛,那個風扇其實是割草機,平常可以用來輔助移動,工作狀態時就下移進入割草模式”。
事實上,神農的風扇助力機器人已經算是不錯的,至少出了起跑線才撞墻,后面出場的一位選手,在原地助跑半天都無法前進,最終被人類工程師無奈的搬離起跑線,直接進行現場檢修。
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還有被工程師提著放到起跑線上的,然后連起跑都沒有嘗試,直接又被提到了一旁擺著,估計是臨時出現問題,干脆就只來起跑線亮個相,主打一個“重在參與”。
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當然也不乏一些起跑姿勢和動作都非常出色的機器人,比如首個出發的天工Ultra(也是此次比賽的第一名)。
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以及松延動力的N2機器人,小短腿倒騰得飛快,也是動作最像人類奔跑狀態的機器人之一。
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不過,對于所有參賽的機器人來說,起跑只是他們要面臨的第一個挑戰,后續的21公里路程仍然充滿了艱險。
機器人“跑遠”不容易:過熱與磨損是難題
雖然合共有20支參賽隊伍,但是能夠順利通過13km觀察站的隊伍都只有7個,在開跑后四小時仍未完成13km賽段的隊伍都被直接視作未完賽。比如賽前很火的“美女”機器人幻幻,開跑沒多久就直接癱瘓坐地,再起不能,只能遺憾退賽。
而在后續的賽程里,也有不少機器人因為各種原因跌倒、故障而無法完成比賽,可以說能夠成功到達終點,就足以證明自己的機器人技術在國內名列前茅了。不過,狀況百出的比賽也引來了網友的討論:為什么在視頻里動作行云流水,似乎馬上就要化身“成龍”的機器人,卻連簡單的跑步都做不好?
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對于這個問題,小雷倒是可以給大家解釋一下,首先機器人馬拉松的賽道對于機器人來說并不“簡單”。轉彎、上下坡等不同的路況,對于人類來說或許影響不大,但是卻十分考驗機器人的運動算法,比如轉彎時需要控制左右腳的輸出避免摔倒,上下坡時要調整重心,一著不慎就可能當場退賽。
比如清華通班隊的Kuavo機器人,就在1.5公里處突然向左傾倒并摔倒,隨后經過工程師現場檢測確定無法繼續比賽后,只能更換備用機繼續完賽,而在整場比賽里,類似的情況屢見不鮮,即使是奪得第一的天工隊,他們的天工Ultra也同樣摔倒過,只是要幸運很多,起身后仍然可以繼續比賽。
為什么這些機器人會“平地摔”?首先就“跑步”這個動作而言,其實非常考驗機器人的姿態和動力調整響應能力,當機器人的速度起來后,它需要在極短時間內完成動力輸出的計算,然后對重心進行再平衡并循環往復。
事實上,為了減少對算法的依賴,讓機器人更好地保持平衡,不少參賽隊伍干脆將機器人設計成為“矮個子”,降低重心偏移導致的動作不協調問題,比如此次比賽中取得第二名的松延動力N2,就是一款僅高120cm的機器人(即使如此后續也還是摔掉了頭)。
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不過運動算法等問題并非機器人摔倒的唯一主因,在此次比賽中大多數機器人都出現過關節軸承故障,核心因素之一就是持續的高負荷驅動,讓關節處的伺服電機溫度突破到80度以上,如果不進行降熱處理,電機就可能因為過熱而罷工或反饋速度降低,導致動力不平衡而摔倒。
除此之外,長時間的連續運動也對機器人的腿部關節提出了極高的要求,磨損等問題帶來的左右腿動作失衡也是機器人平地摔的一大原因,部分機器人就因為關節磨損而不得不更換備用機。
據imsystems給出的研究報告,如果機器人一次性跑四萬多步,那么就相當于關節軸承經歷了10^7級循環載荷(千萬級),已經遠超多數實驗室的百萬級疲勞測試標準。
所以不難理解,為什么視頻里動作靈活的機器人,在馬拉松比賽里卻會被簡單的“跑步”難倒,前者是在考慮工程師的動作編程和機器人的靈活度,而后者則是真正考驗機器人的耐久性、自適應算法和長時間運行的穩定性。
而且,目前的機器人在續航上也面臨不少困難,根據現場報道,大多數機器人都在比賽過程中進行過兩次或以上的補能,也就是說單次續航還不到10公里。此外也有現場工作人員透露,部分機器人僅站立十分鐘的耗電就高達20%(需要時刻平衡重心),必須使用移位機來保管和移動。
對于現階段的機器人而言,電池技術也是限制其在企業生產和日常使用中普及的最大阻礙之一。從目前的情況來看,或許只能寄希望于固態電池等技術能夠盡快取得新的突破了。
讓機器人跑馬拉松,除了營銷有何意義?
在網上檢索此次機器人馬拉松比賽的相關信息時,小雷也注意到不少海外媒體都對比賽進行了報道,而且頗為重視。雖然大多數媒體都將此次比賽視作娛樂賽事,但是也有一些分析師對機器人馬拉松比賽的成功,是否可以證明中國在機器人領域的領先提出了質疑。
比如俄勒岡州立大學計算機科學、人工智能和機器人學教授艾倫·弗恩就表示讓機器人跑起來并不是什么新鮮事,早在五年前就已經實現了。確實,機器人跑起來并非難事,但是想讓機器人跑完一個馬拉松就不容易了,具體面臨的困難有哪些,我們前面就聊過,這里也就不重復敘述。
事實上一款機器人可以在馬拉松比賽里完賽,至少說明其在算法、材料、電機設計、結構設計等各個領域都已經非常成熟。
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就以宇樹G1來說,即使有著不錯的硬件基礎,但是在第三方參賽團隊的手里卻沒能發揮出真正的運動能力,原因就在于算法優化和適配度不足。可以說,此次比賽更多的考驗機器人設計團隊的整體技術水平,而非某個特定領域的能力。
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在小雷看來,所有新興市場的成熟都是從底層基礎的技術突破開始的。現階段的機器人雖然被人詬病沒有實際用途,但是從產業角度來看,首先需要確保機器人有足夠的耐久度,然后才能以此為基礎去發展應用,否則一臺時不時罷工的機器人誰敢往家里或工廠里放?
雖然在比賽里,機器人們狀態百出,摔倒、癱瘓、“掉頭”等各種意外頻發,以至于一些網友都在吐槽:“本以為機器人技術已經很強了,沒想到大多數都是‘銀樣镴槍頭’”,但是也正是這種“殘酷”的賽事,才能讓企業從中發現問題,并且加以改進。
正如賽事口號所言:“參賽即勝利,完賽即英雄”,每一個參與者都是未來的開拓者,也是未來智能機器人生態的奠基者。
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