在草坪上奔跑、跳跃、后空翻，一步一个坑；吭哧吭（kēng）哧爬（pá）楼梯（tī），震的（de）楼梯一直颤抖（dǒu）……

这些“捣蛋行为”，都来（lái）自（zì）波士顿动力的机器（qì）人。

从这家公（gōng）司发布第一个（gè）机器人（rén）运动（dòng）视频开始，几乎每一次，它们的新动（dòng）态都能引起（qǐ）行（háng）业（yè）的极（jí）大关注。原（yuán）因无（wú）它，打上“波士顿动力”标签的机器人，在运动控制方面，都是行业顶（dǐng）级（jí）。

但即便如（rú）波士顿动力的运动机器人，实现（xiàn）那些小孩（hái）子随手可作的动（dòng）作行为时，依（yī）然表（biǎo）现的无法令人满意。对（duì）机器（qì）人行业（yè）来说，运（yùn）动能力（lì）为什么会这么得难？

这得从（cóng）运动机器人的发展历程开始说起。

事实上，运动机器人的准确研发史很难追溯。两千多年前（qián）古代中国（guó）人发明的指南车大概可以称（chēng）得上是运动机器人这一概念的鼻祖（zǔ）了。车内搭载一个“机械传动系（xì）统（tǒng）”，利用传递（dì）转向时两车轮（lún）的差动信息指（zhǐ）明方（fāng）向，无（wú）疑这（zhè）是机械控制技术的一次（cì）成功应用。

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到（dào）1961年，Unimation为通用汽车研发了（le）世界（jiè）第（dì）一台工业（yè）机器人（rén），用（yòng）于生产汽车（chē）门、车窗把柄、换档旋钮（niǔ）、灯具固（gù）定（dìng）架，以及汽车内部的其他硬（yìng）件（jiàn）等。至（zhì）此，机器人开始替代人类（lèi），逐（zhú）渐被应（yīng）用于（yú）多个传统产业中。

而随着现代相关（guān）技术的发（fā）展和创新应用（yòng）的出现，单纯的（de）机（jī）械运（yùn）动（dòng）早已不能满足需求，运动（dòng）机器人的概（gài）念开始被（bèi）慢慢普及开（kāi）来，研发难点也（yě）被广（guǎng）泛（fàn）重（chóng）视起来。

运动机器（qì）人，应该是一（yī）个集环境感知、动态决策与规划、行（háng）为（wéi）控制（zhì）与执行等多功能为一体的综合硬（yìng）件系统。

要（yào）做到这些，便要求我们在机器人“体内”必须（xū）汇集诸如传感（gǎn）器技术、信息处理、电（diàn）子工程（chéng）、计算机工程（chéng）、自动（dòng）化控制工程以及人工智能（néng）等多项尖端技术（shù），要求机器人拥有灵活的（de）“运（yùn）动脑”，而这些（xiē）在世界范围（wéi）内，都不是短时间可以达成的。

没有（yǒu）运动（dòng）脑，机器人只能是“人工智障”

“对于机器人（rén）行业来说（shuō），有（yǒu）三大关键技术：计算机视觉、语义理解和运动控制。而（ér）运动控制（zhì），是较（jiào）难的一关。”在谈（tán）及机器人控制关键技术时，Vincross COO徐（xú）凯强曾如是（shì）说。

机器人运动控制有多（duō）难？它们被（bèi）称为“智障”是不是（shì）太委（wěi）屈？

所谓的“运（yùn）动机器人”不管是行为（wéi）控制、还（hái）是环境判断等能力都与期望中有极大的差距（jù）。不客气地（dì）说，它们还（hái）处于“人（rén）工智障”的阶段。

为此（cǐ）钢铁侠机器人（rén）创始（shǐ）人＆CEO张锐认为，“它们需要拥（yōng）有一个‘会（huì）运动的脑子’，也（yě）就是‘运动脑’。”

纵观（guān）当前推出的各种运动型机器人，要么只能“站”在原地，用一个“画（huà）”着人脸的屏幕说着前言不（bú）搭后语的（de）话，可（kě）以稍微点（diǎn）头摇头；要么就（jiù）是一举一（yī）动非常机械，摆动着（zhe）双手双（shuāng）脚跳舞，毫无（wú）实际应用意义可言。

能自主（zhǔ）规划路线（xiàn）、感应环境自动避（bì）障（zhàng）地移动，可（kě）以（yǐ）通过灵（líng）活的关（guān）节（jiē）不机（jī）械（xiè）地活动，是对机（jī）器（qì）“人”最基本的要求。

而这其中，有两大（dà）技术（shù）难关：移（yí）动和活动。

移动得不（bú）好，就（jiù）会乱碰（pèng）乱（luàn）撞；活（huó）动得不好，就毫无灵性，彷如智障（zhàng）。

移动的关键（jiàn）在“底盘”，机（jī）械结构设计、传感器和算法三者缺一（yī）不可

按照移动（dòng）方式划（huá）分，移动机器（qì）人可大致被分（fèn）为：轮式、履带式和足式三大类。而前两类机器（qì）人移（yí）动的关键（jiàn），都在下半（bàn）身，也就是俗称的（de）“底盘（pán）”。

科沃斯机（jī）器人（南（nán）京）人工智能研（yán）究院院长于（yú）元隆表示（shì），“底（dǐ）盘”其实只是一个（gè）载（zǎi）体，其中搭载（zǎi）和应用了（le）传（chuán）感器、智能算法和驱动机构等三大关键技（jì）术。

从当前移（yí）动机器人的工作状态看，其主要的工作流程（chéng）应（yīng）该是“传感器用于感知环（huán）境，并将环境信息传输给‘控制（zhì）大脑’，也就是智（zhì）能算法；‘大脑’通过分析环境信息给出（chū）‘执行命令’，最（zuì）终控（kòng）制驱动机构输出行为动（dòng）作。”

传感器（qì）方面（miàn），更准、更（gèng）高精度（dù）的环（huán）境（jìng）感知（zhī）能力是评价其性（xìng）能最（zuì）重要的指标。但（dàn）高性（xìng）能的传感器，就意味着高成本。以科（kē）沃斯为例，克服传感器（qì）依赖进口、高成（chéng）本等问题，拥有自（zì）主研发（fā）的传（chuán）感器专利是唯一（yī）解（jiě）决之道。

而智能（néng）算法，也是近几年各大（dà）机器人厂商重（chóng）点发（fā）力的部分（fèn）。这其中，涉及到了环境感（gǎn）知、导航（háng）定位、避障、决策（cè）、视觉（jiào）、语（yǔ）音（yīn）、人（rén）机交（jiāo）互等多个关键（jiàn）技术。

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同时于院长也表（biǎo）示，“现在各个（gè）厂商（shāng）在智能算法（fǎ）方（fāng）面还（hái）处于浅（qiǎn）水区（qū），只（zhī）是做到了一些基本功能的应用。简单来（lái）说（shuō），就是现在的（de）机器人（rén）还不（bú）够（gòu）聪明。”

这里的“不够聪明”体现在三方（fāng）面：第（dì）一，感知能力不够智能；第二、行为决策能力不够；第三，人（rén）机交（jiāo）互性差。

就目（mù）前的发展趋势看，多（duō）模态传感（gǎn）器和（hé）智能算法（fǎ）相结合是一种有效（xiào）的解决方式。当机器人可以有效地（dì）感知环境变化、准确（què）地推理（lǐ）和做出决策、结合用户需求提供针对性服（fú）务时，就是（shì）我们进入“深水区”的时候了。

驱动结构方面（miàn），则涉及了机械结构（gòu）设计、有效驱动力、减速器等多个机械工程问题。而这些，都直（zhí）接关（guān）系到机（jī）器人移（yí）动时的灵活性。

想必，谁也不想看到机器人要么不动，要么“嗖（sōu）”地冲出去然后（hòu）撞倒墙上的场（chǎng）面（miàn）吧。

也正因为此，当前大多移动机（jī）器人应用都（dōu）只局限于室内（nèi）场景（jǐng）中。而（ér）市场所需要的机（jī）器（qì）人，应该拥有更多的能力（lì），如自然地做着肢体动作，可以“端茶（chá）倒水（shuǐ）”，甚至“翻山越岭”。

这就涉及到机器人的活动能力了。

活（huó）动的重点在（zài）“关（guān）节”，伺服舵（duò）机和运动算法成（chéng）制（zhì）胜（shèng）关键

谈及“活动（dòng）”机器人，最为（wéi）常（cháng）见的（de），就是舞台表（biǎo）演（yǎn）类机器人。

旋转、挥手（shǒu）、踢（tī）腿……这些都（dōu）是跳舞机器人最为常见的动作（zuò）。其中，以上（shàng）过春晚（wǎn）的优（yōu）必（bì）选机器人最（zuì）为知名。而它们最大的优势在于（yú）技术——伺（sì）服舵机及（jí）步（bù）态算法等的自主研发（fā）。

优（yōu）必选创始人＆CEO周剑曾说（shuō）过，“伺服舵机本身就是一（yī）个比（bǐ）较难（nán）的（de）技术壁垒。尤其是（shì）大扭（niǔ）矩伺服（fú）舵机，在全球来讲都是（shì）机器人产（chǎn）业（yè）里一个很（hěn）大（dà）的难（nán）题。”

和普（pǔ）通（tōng）的电机（jī）相比，伺服舵机涉中还涵盖（gài）了减速、传感、电机、芯片、改进算法、旋转自（zì）由度等多种（zhǒng）技术问题。也正因为此，伺服舵机能够极大的提升机（jī）器人活动时的关节灵敏度。所（suǒ）以优必选没有放弃（qì）研发（fā）伺服舵（duò）机，尽管他们花了近5年的时间（jiān），耗资（zī）半亿。

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其实，伺服（fú）舵（duò）机（jī）并不是一个（gè）新概念（niàn），日本、瑞（ruì）士等机器人研发大国早（zǎo）有“伺服（fú）舵机”相关产（chǎn）品。只是当时进（jìn）口成本极高，即便是最低性能的成本价也需要50美元／个（gè），且（qiě）早期（qī）需求量不（bú）高，所以一直没有被（bèi）广泛（fàn）应用。

对此，周剑（jiàn）表（biǎo）示：“一般来看（kàn），仅伺服舵机（jī）的成本，就能占去机器人（rén）总成本的一半（bàn）。这样（yàng）一来，一旦（dàn）量少，供（gòng）应（yīng）链就根本起不来（lái），相应的芯片、CPU、电池成本也都降不下来。”

但随着用户对机（jī）器人活（huó）动灵（líng）敏度（dù）要求地提（tí）高，伺服舵机早已成为机器人厂商差异化（huà）竞（jìng）争的关键（jiàn），原本所说的“需（xū）求量不高”已经成为了一个伪命（mìng）题（tí）。

然而，正如周剑所说，中小型（xíng）企业在早期“量不大”且进（jìn）口成本较高的情况下（xià），自研不失为一条出路。

那么，机器人能动了（le），要怎（zěn）么让它动起来呢？

举个例（lì）子，赶时间时，“人”的（de）正常生理反应会让我们的（de）步子会迈得很大，走路的速度和身（shēn）体的摆动幅（fú）度等都（dōu）会（huì）随之变化；而如果（guǒ）时间比较宽裕，你可（kě）能（néng）就（jiù）会优（yōu）哉游哉（zāi）的颠着小（xiǎo）碎步，头也跟着摇摇（yáo）晃晃、双（shuāng）臂随意摆（bǎi）动（dòng）。

机（jī）器（qì）人（rén）也应该是这（zhè）样（yàng）的（de）。不同场景下，步（bù）态及（jí）身体的（de）每个（gè）部分（fèn），都会（huì）表现出不同的运动状态（tài）。说（shuō）的（de）通俗点，机器人在活动时应该更接地气，而不（bú）是只会木讷的重复着（zhe）单一或仅有的几个动（dòng）作。

这需要一个（gè）同样接地（dì）气的算法。

什么时候（hòu）动？动哪里？怎么动？频率如（rú）何？幅度多大？这些都是在（zài）做算法时必须考虑的事（shì）情。尤其在场（chǎng）景多样化（huà）且（qiě）复杂时，算法开发（fā）的工程量将（jiāng）成倍增加（jiā）。

徐凯强也说（shuō），“让机器人动（dòng）动手脚（jiǎo），看起（qǐ）来（lái）很简单，但为了做好这一（yī）点（diǎn），我们花（huā）了整（zhěng）整三年（nián）的（de）时间。”

而张锐（ruì）谈及的“如果（guǒ）人是可以广（guǎng）泛生存于这个世界的，那么机器（qì）人就应该（gāi）能被广泛应用于各个领域，这（zhè）需要不（bú）同的算法赋予其不同的（de）功能（néng）。”

而（ér）这其（qí）实（shí）已有解（jiě）决方案。只要给机器人加上（shàng）一个基于（yú）Gazebo的仿（fǎng）真平台和基于Ubuntu的ROS系统，其在硬件（jiàn）接口和开源等方面就（jiù）能（néng）接入更多的开发者了。

钢（gāng）铁侠就（jiù）是这样做的，“我（wǒ）们提（tí）供的不仅是一个硬件产品，还（hái）同（tóng）时为开发者们提供了一个软件开（kāi）发平台。”

无独有偶，Vincross也是从运动（dòng）控制技术出发（fā），为（wéi）机器人开发者提供便捷的开（kāi）发平（píng）台的。

“行（háng）业公（gōng）认的，机器人将成为新一代（dài）的计算平台，就像十年前的手机（jī）一样。但实际上，由（yóu）于机（jī）器人（rén）开发技术（shù）门槛高（gāo），目前（qián）大多（duō）数的开发者还（hái）难以胜任机器人开发（fā）任务。因此，我们需要一个可以提供（gòng）便捷（jié）操作的平（píng）台，这是开发与创（chuàng）新的先（xiān）决条（tiáo）件。”

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简单来说，就是基（jī）于机器人搭建（jiàn）一个编写简易（yì）的开发平（píng）台，吸引开发者按（àn）照自己的想（xiǎng）法，赋予机器人更多（duō）的功能。

举个例（lì）子，让机器人（rén）“斗牛”：基（jī）于（yú）机器人原（yuán）本就有的摄像头实时图像处理（lǐ）功能，编写相应的（de）代码，让其（qí）在接收到红色信号时就立（lì）马“冲（chōng）”出（chū）去（qù）。

当然，这只是（shì）一个简单的游（yóu）戏类应用。随着（zhe）运动机器人场景地增多和应（yīng）用（yòng）创新地（dì）增加，开（kāi）放平台将极大地缩短开发周期，提升（shēng）产业发展速度（dù）。

虽能（néng）力有限，但垂直领域蓝海早（zǎo）已出现

据不完（wán）全数据统计，仅（jǐn）国内创企，就有超40家专门从事运（yùn）动机器人研发的公司。其中，已经市场商业化的已超过（guò）了（le）80％，且分布于各个领域中。

这里先分享一个酒店应用场景下的案（àn）例（lì）：

去（qù）年，苏州洲（zhōu）际酒店应用移动（dòng）机器（qì）人用于（yú）代替人工（gōng）负责（zé）领路、送餐等工作。在其2017年12月基于携（xié）程平台的48条评价中，有11条提及（jí）了“机（jī）器人”这一关（guān）键词。

通过计算，这11条评论（lùn）的平均得（dé）分为4．98分，而其（qí）他（tā）不含“机器人”关键词（cí）的平均分只有4．72分（fèn）。

“我们很多客户，在（zài）应用（yòng）机器人之（zhī）前的综合评分（fèn）只有4．5分（fèn），但在（zài）应用机器人之后，评分就有了很大的增长，甚至有些在（zài）短期内上（shàng）涨（zhǎng）到了4．8分（fèn）以上。除此之外，1个机器人最多可以替（tì）代4个人工（gōng），在人工成本方（fāng）面，也为（wéi）酒店做（zuò）出了贡献。” 云迹科技高级副总（zǒng）裁（cái）张名（míng）举说。

除酒店外，在工业方面，诸如京（jīng）东的仓储机器（qì）人；家庭（tíng）服务方面，诸如科沃斯的扫地机器人等也都已获得了用户的普遍认可。而在农业（yè）、医疗（liáo）、城市安（ān）全、国防和空间探测等更为垂直（zhí）的领域中，运动机器人也开始去到人类难（nán）以去到（dào）的危险地带（dài），从事一些极具挑战性的工作，所发挥（huī）的（de）价值也越来越大。

毫（háo）无疑问（wèn），运动机器（qì）人行（háng）业的蓝（lán）海已现（xiàn）。

总（zǒng）结

波士顿动（dòng）力机器人虽（suī）然是“业界传奇”，却（què）也依旧没能达到让人满意的（de）程度。

但需要（yào）明确的（de）是，在机器人三大关（guān）键（jiàn）要素中，运动控制确（què）实是最难且最复杂的，并不是能一（yī）蹴而就的。

然而，值得一（yī）提的是，当前（qián）机器人应用场景开发尚（shàng）未成（chéng）熟，大多为固定且极为垂直，如酒店、商场、实验田（tián）等，虽然专业度（dù）要求比较（jiào）高，但对机器人运动的处理和复杂度要（yào）求不高，有些（xiē）甚至只要拥有底盘移动能力就（jiù）可以了（le）。

这是机器人产业（yè）的成就。

当然（rán），更具交互性、个性（xìng）的机器人是（shì）用户最终所（suǒ）需。未来，机器人所能（néng）提供（gòng）的（de）服务（wù）将越来越多（duō），真正“类人”的通用型机器人也或将成为主流。虽然前路（lù）漫（màn）漫，仍然值（zhí）得奋（fèn）斗（dòu）。