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2020年，深圳經(jīng)濟特區(qū)建立40周年，迎來高光時刻。
在“逐夢·先行——慶祝深圳經(jīng)濟特區(qū)建立40周年文藝晚會”上，一款大型仿人服務機器人給不少觀眾留下了深刻印象。
事實上，出現(xiàn)在晚會上的不只一臺人形機器人，雷鋒網(wǎng)注意到，最多的時候，舞臺上同時出現(xiàn)了六臺人形機器人和舞蹈演員同臺表演，場面頗為震撼。
這款機器人出自何處？
其實，登上這次具有時代意義的慶典晚會舞臺的人形機器人，也是一位土生土長的“新深圳人”。
2019年1月，美國CES展上出現(xiàn)了一位身高1.45米的“網(wǎng)紅”機器人，能夠端茶倒水、直立行走，甚至還能開冰箱門為觀眾遞飲料和薯片。
這款“網(wǎng)紅”機器人正是優(yōu)必選科技研發(fā)的大型仿人服務機器人Walker。
Walker在CES上為觀眾遞薯片
在大型仿人服務機器人中，Walker是一名實實在在的優(yōu)等生。據(jù)悉，Walker擁有36個高性能伺服關節(jié)，具有力覺、視覺、聽覺、空間感知系統(tǒng)及能力。
以為觀眾遞薯片這一動作為例：
Walker將七自由度機械雙臂與自身視覺感知、力感知相配合，從餐桌上拿起薯片；
通過U-SLAM視覺導航技術，可以獲得外界環(huán)境中更加豐富的諸如特征、顏色、深度等信息，無需在環(huán)境中使用標記物等幫助Walker進行定位；
在走向觀眾過程中，當受到外部沖擊擾動或慣性擾動時，Walker還可以通過腿部的柔順控制調整自己的身體姿態(tài)，從而保持自身平衡，甚至在外部擾動過大時， Walker還可以通過調整步態(tài)和控制算法來獲得平衡；
而人臉識別、語音交互等多模態(tài)交互能力，讓Walker可以在“投食”后附送上一個微笑、一句問候。
實際上，優(yōu)必選科技早在2015年就已經(jīng)在內(nèi)部立項研發(fā)Walker，經(jīng)過多次版本迭代后，最終，新一代Walker在2019年一經(jīng)面世，就在國際舞臺上頗受關注。隨后甚至還成為中國人形機器人技術實力的代表，與美國波士頓動力的Atlas、Agility Robotics的Cassie、日本豐田的T-HR3、本田的E2-DR一同被美國知名機器人行業(yè)媒體《The Robot Report》評選為全球值得關注的5大人形機器人。
這樣一款能力出眾的機器人，在登上深圳特區(qū)40周年慶典活動之前，進行了又一次的專業(yè)“練兵”。
臺上一分鐘，臺下十年功。
常人如此，現(xiàn)階段的大型人形機器人更是如此。
6月，接到深圳40周年文藝晚會導演組的邀請后，優(yōu)必選科技迅速抽調了30余人組成了一個項目團隊，以保障Walker在這臺全國人民都在關注的晚會上能夠作為科技元素獻禮深圳特區(qū)建立40周年。
優(yōu)必選科技項目團隊
眾所周知，當下大型人形機器人尚處于科研階段，在各方面還面臨著眾多技術挑戰(zhàn)，即使Walker已經(jīng)能夠自由行走，但是舞臺上復雜的燈光、道路、快速移動的演員，讓演出環(huán)境變得非常復雜，更不用說還需要在這樣環(huán)境中與舞蹈演員配合完成規(guī)定動作。
這些工作，正是Walker這個由運動控制、導航、視覺、結構、電子、ID、交互等不同領域的工作人員組成的30余人的團隊在演出前短短幾個月時間里要解決的問題。
該項目團隊組建完成后，擺在他們面前第一個問題就是舞臺復雜光影環(huán)境下機器人精準定位問題。
晚會現(xiàn)場為深圳大劇院，不同于其他舞臺，本次晚會選用的舞臺縱深長達50米，舞臺現(xiàn)場設有在播放動態(tài)影片的千余平米LED大屏，還有數(shù)十組來展現(xiàn)光影效果的強光燈效，這樣的光影環(huán)境成為傳統(tǒng)的基于穩(wěn)定光照環(huán)境研發(fā)的機器人，在視覺定位技術上面臨的一大難題。
更具有挑戰(zhàn)性的是，在機器人撤離現(xiàn)場時，舞臺燈將全部處于熄滅狀態(tài)，這就要求機器人在幾近黑暗的環(huán)境中走下舞臺。
作為深耕機器人領域多年的優(yōu)等生，優(yōu)必選科技研究院本身具有視覺定位的技術儲備——通過Walker自身配備的攝像頭識別周圍環(huán)境的特征，建立環(huán)境地圖，從而推斷出自身的精確位置。
然而，這樣特殊的環(huán)境，使得Walker原有的定位技術將很難實現(xiàn)特殊的舞臺需求。
面對這樣的困局，幾經(jīng)調研后，技術團隊發(fā)現(xiàn)，舞臺燈光中的紅外波段光源非常微弱，因而紅外相機有很好的抗燈光干擾能力，循此思路，團隊在Walker原有的視覺方案中加入了紅外相機方案。
為了更精準地在舞臺上實現(xiàn)定位，他們還采用了一種在外部強光或者黑暗環(huán)境中都能被紅外相機精準識別的多個特殊標志物輔助定位。
最終你會發(fā)現(xiàn)，當Walker出現(xiàn)在晚會舞臺上時，已經(jīng)可以完全不受舞臺燈光干擾順利走到自己的辦公桌前，為社區(qū)小朋友倒上一杯飲料。
Walker在晚會上展示在社區(qū)服務中心提供服務
然而，這僅僅是第一步。
要想如晚會舞蹈節(jié)目中呈現(xiàn)的那樣——讓6臺Walker融入一個有數(shù)十人參演的舞蹈節(jié)目中，甚至還要與舞蹈團隊保持動作、隊形一致，優(yōu)必選科技還有很多工作要做。
首先，在大型舞臺的復雜環(huán)境中，機器人之間，甚至人機之間的配合對機器人實時定位精度有很高的要求。
為此，優(yōu)必選科技團隊開發(fā)了通過腳印規(guī)劃的導航技術，保證了機器人之間的相對距離及準確點位。考慮到這樣一場大型晚會，可能會對演員或機器人的表演隨時提出更改要求，優(yōu)必選科技團隊還開發(fā)了參數(shù)化路徑規(guī)劃技術，這一技術能夠按照給定的路徑點和時間戳自行生成步行參數(shù)，并具有快速適應新路徑能力和應急備份能力。
除此以外，要想讓機器人精準地按照舞蹈需求路徑行走，在細節(jié)上，還需要解決機器人實時步態(tài)糾偏的問題。
由于機器人行走過程中存在關節(jié)誤差、結構微小形變、提前或滯后著地、地面打滑等問題，采用開環(huán)方式進行路徑規(guī)劃，不可避免地會帶來行走誤差，造成機器人行走點位的不精準，難以保證機器人在大型舞臺上的自主上下場及舞臺演出效果。
優(yōu)必選科技團隊通過引入視覺的實時定位信息，對機器人當前步長、步寬和偏航角進行全方位調整，完成機器人全局位姿閉環(huán)，實現(xiàn)了規(guī)劃路徑準確跟蹤，即便是狹窄通道，也能成功實現(xiàn)精準上下場。
在晚會的籌備過程中，優(yōu)必選科技團隊不僅要解決實際遇到的機器人在舞臺上的行走、隊形變化、多機多任務調度、故障檢測自修復等技術問題，為了更好的舞臺呈現(xiàn)效果，他們還為Walker設計了一套包含點頭、揮手、挺胸、擼袖子、踮腳等擬人動作、新表情和新形象。
Walker亮相“逐夢?先行——慶祝深圳經(jīng)濟特區(qū)建立40周年文藝晚會”
當Walker最終出現(xiàn)在晚會舞臺上時，你會發(fā)現(xiàn)，這位深圳人已經(jīng)完全融入了節(jié)目角色中，成為這場晚會備受關注的一個亮點。
晚會導演組對于優(yōu)必選科技項目團隊及Walker在舞臺上的表現(xiàn)給予了高度評價，晚會執(zhí)行導演曹瑜表示，通過此次晚會感受到了科技的溫度。印象中的程序員，可能是冷冰冰的，但是相處下來，他們也慢慢參與到創(chuàng)造中。“機器人的手要舉到多少度，嘴型如何、眼神是怎樣的，他們都會仔細研究。這不僅僅是寫程序，更是創(chuàng)作。所以這些機器人，也被賦予了這些高科技人才的情感，賦予了科技溫度，也這是深圳的溫度。”
技術反哺下的智能機器人王國
在舞臺上經(jīng)常亮相的Walker，已經(jīng)走出了大型仿人服務機器人艱難的一小步，這樣的一小步雖然還不足以讓大型仿人服務機器人大批量進入商用領域，但研發(fā)過程積累的核心技術，已經(jīng)開始反哺整個智能機器人產(chǎn)業(yè)，讓越來越多的智能機器人發(fā)揮更大的價值。
目前來看，優(yōu)必選科技已經(jīng)在高性能伺服驅動器及控制算法、ROSA機器人操作系統(tǒng)應用框架、運動控制算法、計算機視覺、自主導航定位算法、語音等六大人工智能和機器人關鍵技術領域有了自己的技術優(yōu)勢，這些技術也幫助優(yōu)必選科技將行業(yè)解決方案落地到了包括人工智能教育、公共衛(wèi)生防疫、安防巡邏等諸多領域，構建起一個服務人類社會的智能機器人王國。
尤其在今年疫情爆發(fā)后，優(yōu)必選科技響應科技抗疫號召，在不到20天時間里研發(fā)出了三款防疫機器人及智慧防疫解決方案，率先在深圳新冠肺炎唯一定點收治醫(yī)院第三人民醫(yī)院上崗，提供室內(nèi)體溫監(jiān)測與消殺、室外疫情管控與消殺、宣傳與導診三個場景的疫情防控服務。
優(yōu)必選機器人在深圳三院助力防疫工作
隨后，優(yōu)必選機器人陸續(xù)在武漢、北京、成都、廣州、重慶、昆明、香港等地的醫(yī)院、學校、園區(qū)、寫字樓、展覽館等上崗，助力生產(chǎn)、生活的恢復。在國內(nèi)疫情趨緩的同時，優(yōu)必選機器人還馳援韓國、日本、比利時、尼日利亞等國家防控疫情，咨詢測溫機器人Cruzr(克魯澤)通過了聯(lián)合國發(fā)展計劃署的嚴選，被派往盧旺達的醫(yī)院、機場防控疫情，將中國先進的人工智能服務帶給全球消費者。
憑借在深圳的落地經(jīng)驗，優(yōu)必選科技從深圳到全國，再走向全球，積極打造人工智能機器人先行示范應用。
就大型仿人服務機器人而言，Walker目前已經(jīng)面向高校、科研機構、科技館、展覽館等相關方展開合作和應用，而此次優(yōu)必選科技團隊為保障Walker登臺演出實現(xiàn)的技術突破，未來也將進一步反哺其在不同領域的商業(yè)化落地應用。
Walker還需要多久才能走入家庭，成為人類的生活管家？
可能要再等五年，也可能要再等十年……
但正如優(yōu)必選科技創(chuàng)始人、董事長兼CEO周劍所說：
想要未來，就不要怕做“白日夢”。永遠都不要拒絕那些看似荒誕不經(jīng)的“奇思妙想”，而是要去驗證它、實踐它。
未來，從深圳走向全球的Walker也將繼續(xù)以先行示范者的身份，展示中國大型仿人服務機器人的技術實力，實現(xiàn)“讓智能機器人走進千家萬戶”的使命。
雷鋒網(wǎng)雷鋒網(wǎng)
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