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10月1日，美國(guó)富豪馬斯克再一次吸引了全世界的眼球：就在這天，他公開了自己團(tuán)隊(duì)研制已久的人形機(jī)器人“擎天柱”（Optimus）原型機(jī)……人形機(jī)器人究竟是不是人工智能的終極形態(tài)？科學(xué)家能把人形機(jī)器人做到什么程度？從美國(guó)波士頓動(dòng)力公司的Atlas，到英國(guó)機(jī)器人公司Engineered Arts的Ameca，再到優(yōu)必選科技的Walker和小米公司的“鐵大”，我們來(lái)看看人形機(jī)器人的發(fā)展之路。

在學(xué)術(shù)界，一般仿人機(jī)器人可以分為大仿人機(jī)器人和小仿人機(jī)器人。大仿人機(jī)器人一般指成人大小，一般一米多高，雙足行走的機(jī)器人，這涉及到很多的控制、規(guī)劃、機(jī)電一體化技術(shù)、全方位的AI感知技術(shù)，移動(dòng)能力和工作范圍，人機(jī)交互等，不是簡(jiǎn)單買零部件就可以組裝完成的。小仿人機(jī)器人，一般是桌面式的，比如NAO和阿爾法機(jī)器人屬于小仿人機(jī)器人。

業(yè)內(nèi)認(rèn)為，人形機(jī)器人的發(fā)展歷程主要分為三個(gè)階段。第一階段，是以早稻田大學(xué)仿人機(jī)器人為代表的早期發(fā)展階段；第二階段，是以本田仿人機(jī)器人為代表的系統(tǒng)高度集成發(fā)展階段；第三階段，是以波士頓動(dòng)力仿人機(jī)器人為代表的高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)發(fā)展階段。

機(jī)器人WABOT-1 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

全球首個(gè)人形機(jī)器人WABOT-1

研制機(jī)構(gòu)：日本早稻田大學(xué)

特點(diǎn)：雙腿步行，日語(yǔ)對(duì)話

日本早稻田大學(xué)是日本研究機(jī)器人較早的大學(xué)之一，特別是加藤一郎教授創(chuàng)立的加藤實(shí)驗(yàn)室。1967年，實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)了極具影響力的WABOT項(xiàng)目，1972年，世界上第一個(gè)全尺寸人形“智能”機(jī)器人—WABOT-1誕生。

該機(jī)器人身高約2米，重160公斤，包括肢體控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)和對(duì)話系統(tǒng)，有兩只手、兩條腿，胸部裝有兩個(gè)攝像頭，全身共有26個(gè)關(guān)節(jié)，手部還裝有觸覺傳感器。

WABOT-1搭載著機(jī)械手腳、人工視覺、聽覺裝置，并且擁有擬人化的外型，與現(xiàn)代人形。它可以透過(guò)嘴巴進(jìn)行簡(jiǎn)單日語(yǔ)對(duì)話，并且憑借耳朵、眼睛測(cè)量距離和方向，再依靠雙腳行走前進(jìn)，而兩手也具有觸覺，可以搬運(yùn)物體行動(dòng)。據(jù)悉，WABOT-1行動(dòng)能力約與一歲半的嬰兒幾乎差不多。

盡管行走一步需要45秒，步伐也只有10公分左右，尤其身形巨大顯得相當(dāng)笨重，但在當(dāng)時(shí)這個(gè)技術(shù)，已震驚了全世界。

加藤一郎研究室于1984 年再次研發(fā)了擅長(zhǎng)藝術(shù)表演的WABOT-2。WABOT-2擁有與日本人進(jìn)行自然對(duì)話的能力，還能用眼睛看樂譜，用手腳靈活地演奏電子琴，具有演奏中級(jí)難度音樂的能力。另外，它還能夠識(shí)別歌聲，自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，或在此基礎(chǔ)上根據(jù)人的歌聲進(jìn)行伴奏，機(jī)器人的實(shí)力驚人。

加藤一郎被譽(yù)為“世界仿人機(jī)器人之父”，于1994年逝世，他認(rèn)為，人類在21世紀(jì)將迎來(lái)機(jī)器人和改造人的時(shí)代。

機(jī)器人ASIMO（阿西莫夫） 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

第二代的佼佼者ASIMO

研制機(jī)構(gòu)：日本本田公司

特點(diǎn)：57個(gè)關(guān)節(jié)，能小跑單腳跳上下樓梯

從1986年開始，日本本田公司開始研發(fā)人形機(jī)器人，相繼推出雙足機(jī)器人E系列、仿真機(jī)器人P系列。2000年10月，仿真機(jī)器人P4，也被稱為ASIMO（阿西莫夫）問世。

2005年，本田公司發(fā)布了最新一代ASIMO機(jī)器人，其身高130cm，體重48kg，最大速度是9km/h，全身57個(gè)關(guān)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)小跑、單腳跳、上下樓梯以及踢足球等系列復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。

2017年，本田公司推出新一代人形機(jī)器人E2-DR。該機(jī)器人身高168cm，體重85kg，全身總共33個(gè)關(guān)節(jié)，面對(duì)不同地形采用相應(yīng)的行走模式，可以變形成大猩猩模式通過(guò)路障和豎直樓梯，也可以匍匐前進(jìn)通過(guò)狹小低矮空間，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。

本田公司原本希望ASIMO能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，進(jìn)入千家萬(wàn)戶照顧老年人。但ASIMO價(jià)格昂貴，造價(jià)高達(dá)300-400萬(wàn)美元，功能過(guò)于簡(jiǎn)單，也無(wú)法進(jìn)行語(yǔ)境對(duì)話，因此2022年3月底本田公司選擇讓ASIMO退役。

波士頓動(dòng)力研制的幾款機(jī)器人。 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

第三代里讓人耳目一新的Atlas

研制機(jī)構(gòu)：波士頓動(dòng)力

特點(diǎn)：擅長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，能流暢進(jìn)行跑酷

波士頓動(dòng)力是一家成立于1992年的工程和機(jī)器人設(shè)計(jì)公司，總部位于美國(guó)馬薩諸塞州沃爾瑟姆，2020年12月被現(xiàn)代汽車集團(tuán)收購(gòu)。波士頓動(dòng)力以開發(fā)一系列動(dòng)態(tài)高機(jī)動(dòng)性機(jī)器人而聞名。從2009年，該公司開始研發(fā)PETMAN人形機(jī)器人，主要用于測(cè)試個(gè)人防護(hù)裝備在危險(xiǎn)化學(xué)環(huán)境中對(duì)人的影響。

Atlas原型機(jī)最早于2009年亮相，2013年7月11日向公眾正式公開。Atlas機(jī)器人身高188cm，體重150kg，其設(shè)計(jì)目的是為了搜索和救援任務(wù)。2016年，波士頓動(dòng)力在視頻網(wǎng)站上發(fā)布了新一代的Atlas機(jī)器人，這一代機(jī)器人身高175cm，體重81.6kg。2018年，波士頓動(dòng)力進(jìn)一步對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，最新身高1.5m，體重80kg，全身具有28個(gè)關(guān)節(jié)，速度能達(dá)到1.5m/s，能完成快速小跑、三級(jí)跳、后空翻和空中體操等一些列復(fù)雜動(dòng)作。

在2021年8月網(wǎng)上公布的一段視頻中，Atlas甚至能夠流暢進(jìn)行“跑酷”，可謂是目前在運(yùn)動(dòng)方面最接近人類的人形機(jī)器人了。有報(bào)道稱Atlas已經(jīng)學(xué)會(huì)了自主規(guī)劃路徑。

具備邏輯思維能力

還期待核心算法突破

人形機(jī)器人的商業(yè)化之所以遙遙無(wú)期，主要還是因?yàn)槟壳叭诵螜C(jī)器人產(chǎn)品還“不夠智能”。

人形機(jī)器人要突破的技術(shù)難題有很多。首先，人形機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人相比，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件構(gòu)成、控制算法、核心性能要求以及零部件選擇上都有很大的差異。如普通工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)在2-10個(gè)之間，而人形機(jī)器人關(guān)節(jié)數(shù)量預(yù)計(jì)在40個(gè)以上；其次，除了電機(jī)、散熱、機(jī)身自由度等硬件問題，還有“感知-認(rèn)知-決策-執(zhí)行”等方面的算法和軟件問題；最后，人形機(jī)器人還要面臨的第三個(gè)也是最大的挑戰(zhàn)——思維。如何讓機(jī)器人具備人類的邏輯思維能力，同時(shí)可以模擬出人類的情感和情緒，達(dá)到與人類共情，需要機(jī)器人基礎(chǔ)核心算法的技術(shù)突破。

最后，人形機(jī)器人商業(yè)化不能逃避的一個(gè)深層次問題是：其AI水平需要達(dá)到很高，又不能過(guò)高，只在一定的智能水平區(qū)間內(nèi)才具有商業(yè)化的價(jià)值和能力。這好比是人與光譜和聲譜的關(guān)系——只有在一定的譜系范圍內(nèi)的光與聲，才能被人類感知——只有在某一個(gè)AI水平區(qū)間的人形機(jī)器人，才有可能走進(jìn)千家萬(wàn)戶。

擎天柱（Optimus）在辦公室給花澆水。 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

多款著名人形機(jī)器人

名稱：擎天柱

制造商：特斯拉

10月1日上午，特斯拉CEO馬斯克帶人形機(jī)器人擎天柱（Optimus）正式亮相。官方消息稱，這款機(jī)器人高1.72米，重56.6公斤，可拿取約20千克重的物品，行走速度為每小時(shí)5英里（約時(shí)速8公里）。在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人展示了穩(wěn)步行走、轉(zhuǎn)體俯身、揮手與臺(tái)下觀眾打招呼、以緩慢速度揮手，做簡(jiǎn)單的舞蹈動(dòng)作等動(dòng)作。

另外，特斯拉還展示了人形機(jī)器人擎天柱在汽車工廠搬運(yùn)箱子、澆水植物等的視頻。馬斯克透露，這款機(jī)器人售價(jià)預(yù)計(jì)不到2萬(wàn)美元，比汽車還便宜，“三五年后人們可以訂購(gòu)擎天柱機(jī)器人。”

據(jù)介紹，Optimus的大腦采用特斯拉的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Dojo，擁有超強(qiáng)的計(jì)算能力；視覺感知系統(tǒng)主要基于特斯拉FSD的計(jì)算機(jī)模組和方案，面部配備8個(gè)汽車同款A(yù)utopilot攝像頭，最遠(yuǎn)監(jiān)測(cè)距離可達(dá)250米；運(yùn)動(dòng)則是主要靠脖子、手、腿以及軀干等搭載的40個(gè)機(jī)電傳動(dòng)器，其中手部的12個(gè)機(jī)電傳動(dòng)器，能夠讓機(jī)器人達(dá)到接近人類靈活水平。

馬斯克此前曾表示，特斯拉機(jī)器人最初的定位是替代人們從事重復(fù)枯燥、具有危險(xiǎn)性的工作，但遠(yuǎn)景目標(biāo)是讓其服務(wù)于千家萬(wàn)戶，比如做飯、修剪草坪、照顧老人等。

CyberOne給雷軍送玫瑰。 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

名稱：鐵大

制造商：小米

今年8月11日，小米秋季新品發(fā)布會(huì)在京舉行，小米首款全尺寸人形仿生機(jī)器人CyberOne也正式亮相。

據(jù)悉，CyberOne是繼去年小米仿生四足機(jī)器人Cyberdog后，小米機(jī)器人Cyber家族的新成員，內(nèi)部藝名“鐵大”。“鐵大”身高177cm，體重52kg，采用了多種技術(shù)，能感知45種人類語(yǔ)義情緒，分辨85種環(huán)境語(yǔ)義；搭載小米自研全身控制算法，可協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng) 21 個(gè)關(guān)節(jié)；配備了Mi Sense視覺空間系統(tǒng)，可三維重建真實(shí)世界；全身5種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，峰值扭矩300Nm，它“小腦”發(fā)達(dá)、可實(shí)現(xiàn)雙足運(yùn)動(dòng)姿態(tài)平衡，四肢強(qiáng)健、動(dòng)力峰值扭矩300Nm等領(lǐng)先技術(shù)能力。

據(jù)介紹，CyberOne可以單手垂直抓握3斤重的物體，在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，“鐵大”走上舞臺(tái)，向小米創(chuàng)始人雷軍送上了一朵玫瑰。

機(jī)器人Ameca表情豐富。 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

名稱：Ameca

制造商：英國(guó)科技公司Engineered Arts

機(jī)器人Ameca由英國(guó)科技公司Engineered Arts開發(fā)。據(jù)介紹，Ameca重49kg，1.87m，身體共有52個(gè)模塊，支持51種關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。該公司稱Ameca為“機(jī)器人的未來(lái)面孔”，是迄今為止“最有人味的機(jī)器人”。

關(guān)于這個(gè)機(jī)器人，最著名的是2021年底一段視頻：Ameca活動(dòng)肩骨后，突然間靈魂附體，大夢(mèng)初醒般睜開雙眼。最新的視頻中，機(jī)器人Ameca的眼神又可以做到隨著人類手指頭移動(dòng)自如，甚至還會(huì)退縮。更令人驚奇的是，它被侵犯私人領(lǐng)域后滿臉嫌棄，甚至直接對(duì)人類動(dòng)手——把人類的手擋開。研究人員稱，視頻中人類觸碰Ameca鼻子的行為讓它“感受”到了恐懼。

Ameca是如何做出逼真的表情和拒絕人類的動(dòng)作呢？簡(jiǎn)單講，為機(jī)器人配備一個(gè)更精細(xì)，更智能的身體（Artificial Body，即AI×AB），主要依靠?jī)纱蠛诵募夹g(shù)實(shí)現(xiàn)：一個(gè)是機(jī)器人操作系統(tǒng)Tritium，另一個(gè)是Mesmer技術(shù)，一個(gè)用于建造仿真人形機(jī)器人的系統(tǒng)。它能為Ameca提供大量的真人表情數(shù)據(jù)，也正是上面提到Ameca做出逼真表情的背后支撐。

Walker機(jī)器人。 圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

名稱：Walker

制造商：優(yōu)必選

Walker機(jī)器人是位于深圳的優(yōu)必選為實(shí)現(xiàn)“讓機(jī)器人走進(jìn)千家萬(wàn)戶”而打造的大型家庭服務(wù)機(jī)器人。

新一代Walker機(jī)器人具備36個(gè)高性能伺服關(guān)節(jié)以及視覺、聽覺、空間知覺等全方位感知系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)快速的行走和靈活精準(zhǔn)操作。Walker機(jī)器人具備了在常用家庭場(chǎng)景和辦公場(chǎng)景的自由活動(dòng)和服務(wù)的能力，可以雙手雙足，能像人一樣走路、上下樓梯、走斜坡和不平整地面，還可以在家中自由行走，并完成簡(jiǎn)單的家庭服務(wù)工作。

經(jīng)過(guò)四次迭代，優(yōu)必選Walker已開始在特定的場(chǎng)景下提供專業(yè)服務(wù)，例如在機(jī)場(chǎng)、銀行、企業(yè)，還有科技館、高端酒店等場(chǎng)景中使用。

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