人形机器人，穷途末路还是光明未来？

今年11月初在北京召开的 IEEE/RAS Humanoids 会议中，作者去听了这样一个Workshop: Humanoid Robotics: Dead-end or Bright Future? (人形机械人，末路还是光亮的未来？) 再连系当前的情势，比力有感慨，这里分享给大师。

此文是作者一篇漫笔和感慨，能够会带有比力范围的小我视角，假如您有任何分歧的概念，很是很是接待在批评区补充和我交换。

整体成长情况

大约从18年下半年起头，相比力于人形机械人炽热成长的14-16年，现阶段的成长可以说是进入了螺旋式上升成长中的“陡峭期”，即触及到了天花板。典型表现为：近年来全球范围内助形机械人相关的科研项目和经费(Funding)较少，重灾区是欧洲：

• 先谈谈欧洲，欧盟最初一小我形机械人项目为CoGiMoN，始于2022年3月，将在明年竣事，从15年到18年这段时候内，就没有大型的欧盟人形机械人相关项目(Funding)再出现;

欧盟CoGiMoN项目: European Community's Horizion 2022 robotics program
链接：News | cogimon.eu

• 再看看引领天下科技的美国，近两年学术界鲜有亮眼的新型人形机械人面世，昔时可以说与波士顿动力齐名的SCHAFT，也因找不到下家接盘而被谷歌母公司Alphabet封闭：

著名的UCLA RoMeLa很成心机地经过收集捐赠的方式筹集大人形机械人的项目经费：

• 日本算是在当前不济大情况中，人形机械人还在兴旺成长的一支气力。今年AIST公布的HRP-5P算是科研界18年最亮眼的人形机械人了(封面图)，相关的视频我会在文末分享给大师。日本情况稍微杰出的首要缘由在于：日本对于人形机械人有一种特别的执念（斟酌高达&新天下福音战士等），再加上其机械人圈子的稠密底蕴和杰出的经济根本。纵使今年6月Honda公布封闭Asimo项目，但Honda还是宣称会对峙人形机械人的研讨，只是不再对外利用“Asimo”的称号而已。
• 国内幕况的话，由于很多都触及军工和保密项目，我也不是圈子里的人，整体情况的领会能够会有一些收支。据我所知，近些年来比力活跃的专注于人形机械人的高校包括北理工，哈工大和浙大，但都面临着一些技术瓶颈难以冲破的题目。

面临的题目和应战

• 缺钱

首当其冲的缘由还在于经济根本，人形机械人的研发是相当烧钱的，触及到高精端硬件的本钱，而且由于涵盖的学科偏向超多，一批高学历、有经历的科研、工程队伍的人力本钱也是不容小视的。全球经济衰退，属于"奢侈品"的科研经费首当其冲，以欧盟为例，当全部科研经费的大蛋糕“缩水”时，在科研经费的分派上就会显得加倍谨慎和守旧——即更喜爱于有希望技术冲破性的学科，反之现阶段难以冲破技术瓶颈且难以满足公众期望的人形机械人，就很难在和其他学科的合作中胜出。同时也没有过硬的现实市场刚需，投资人也不会轻易出这份大钱。

• 技术瓶颈(w.r.t市场需求)

说到技术瓶颈，我们就间接来谈代表人形机械人范畴技术顶峰的波士顿动力(Boston Dynamics)。

这里我们需要反问自己，是什么样的技术瓶颈？这个瓶颈响应的参考坐标是什么？我感觉要把这个瓶颈的参考坐标定在现实的市场要求上——即现实的市场要求人形机械人具有什么样的技术目标。

客观地来说，波士顿动力的Atlas2所展现出来的性能，已经可以充足好地处理人形机械人根基的静态活动性能题目(Dynamics Locomotion)：

但我以为波士顿动力现实上面临的应战更大，这里大胆地去评判一下Atlas2离实在的市场利用还差些什么：

1. 从Demo来看，没有看到相关冷艳的手部抓取(Grasping)操纵——这对于机械人进入现实利用非常重要，静态的步行只是表现了机械人的移动才能，而操纵性能就间接决议了机械人可以去做什么；
2. 从特定而机械的利用处景到复杂而灵活的实在生活，即从“弱野生智能”到“强野生智能”。所包括的偏向太多：Perception, Learning, Computer Vision etc.. 这些都是离在Atlas2上现实落天时用有很大一段间隔；
3. 找准现实的市场需求。什么样的利用处景是轮式、四旋翼和四足机械人没法子替换的，率直来说，作者能想到的只要替换人的朋友机械人大概性爱机械人(请参考绫濑遥的《我的机械人女友》，而非某宝上的充气娃娃)。这个对技术上的要求会更高还触及众多伦理题目；
4. 公道的价格和牢靠性。以当前的技术水平来看，Atlas2的实现本钱无异于天价，从Raibert流暴露他们经常忙于修理机械人的状态而言，牢靠性离现实的市场利用还有一定的间隔；
5. ......

就更不要去谈除波士顿动力之外的尝试室和公司还在动手处理人形机械人的根基活动性能题目，这类技术上离现实市场要求的性能差异实在太大，瓶颈太难冲破。

• 公众期望太高

太多的科幻电影和失利了20次只成功1次的学术Demo把公众对于人形机械人的期望拉得太高，远远高于State of Art。

可以说在2022年Darpa Robotics Challenge (DRC)期间，不管是公众、学界和业界都对人形机械人的关注度和期望度到达了颠峰，DRC也为鞭策听形机械人的成长起到了庞大的感化。

但假如我们换一个角度来看15年的DRC，就会发现人形机械人的技术水平还是很是低级的：首先是决赛成就的前几名几近都较为"功利"利用了四足或轮式的计划，而非严酷意义上的双足人形机械人，以下：

再其次是机械人的各类"跌倒集锦":

以这样的视角来看，即使是在相对牢固的特定场景使命中，双足人形机械人的表示仍然是非常羸弱的。很自然的，很多来自其他范畴的科研项目评审委员会大概投资人，也是属于普罗“公共”的一员，对人形机械人未来的成长远景发生质疑无可厚非——我们明显只要70分的水平，经过项目上的尽力推动到75分，而公共毛病地估量我们已经有了80分的气力，希望我们做到90分的水平，这75分与90分的差异带来了极大期望上的落差。

作者的态度

首先须生常谈来论述一下做人形机械人研讨的意义：

• 一方面，人形机械人在硬件本体设想、驱动器性能、活动控制上的技术要求高，相关技术很轻易转化到其他自动化范畴，诸如产业机械臂，四足机械人，AGV等；
• 另一方面，由于其拟人性(Anthropomorphic)，人形机械人是未来最有潜力融入人类的生活的机械人，斟酌利用为人类设想的工具和进入为人类设想的生活和工作空间。

对于人形机械人的未来，我们可以换个视角来宏观地参考汽车产业成长的时候线：

从上图中我们可以看到，从第一台蒸汽动力车辆问世到福特T型车从流水线量产走向市场，足足花了129年的时候(1779-1908)，而驱动的革新，即从蒸汽机到柴油策动机就用了足足103年的时候(1779-1882)。对于人形机械人，会不会有比当前机电(Elector-Magnet)和液压(Hydraulic)驱动，更加高效、松散、牢靠，同时具有更高输出能量密度和更低本钱的新型驱动方式出现，我们很难去做猜测，谁也不清楚。

虽然波士顿动力的Atlas2所利用的液压驱动计划展现了很微弱的活动性能，但现有技术下的实现难度和本钱还是太高了，能量效力也是个有待处理的题目，是以还没到达作者脑海中最为理想的驱动方式，是以作者以为当前人形机械人还处在期待驱动方式革新的阶段。

不管若何，任何技术的成长都不太会存在断崖式的冲破，对于"人形机械人，穷途末路还是光亮未来？" 作者也是相当苍茫的。

灰心来说，假如缺少像尼古拉斯·特斯拉这样天秀士物的出现而带来反动新的技术冲破，很有能够我们这代从业者都是人形机械人成长进程中的一粒灰尘。短期的未来（未来10年）作者对学术界人形机械人的研讨特别灰心，太多的时候都给了真的不太有用但必必要有的paper和向人”伸手要钱“的proposal当中，唯一的希冀还是在Marc Raibert的波士顿动力。

最初再分享一下开首提到的IEEE/RAS Humanoids的Workshop (Humanoid Robotics: Dead-end or Bright Future?)的一些关键结论给大师：

我们花了快要30年的时候去开辟适用且牢靠的商用力矩控制的机械臂， 人形机械人无疑要复杂很多，而且包括更多的技术偏向，是以能够需要更长的时候。
可是，假如需要的时候是100年，那能够毫无意义，是以，当触及人形机械人的利用时，我们首先应当采纳较小的步调（即从一个很小的冲破口动身，找寻很是具体和有限的利用/贸易形式），以便可以实现最少一些初步的贸易成功和盈利。 假如没有，社会和开创机构能够会放弃并持久停止对人形机械人研讨的支持。
飞机制造业能够是近期人形机械人利用的一个很好的落地偏向，由于这类行业需要复杂的操纵，而且相对敷裕，以致于可以负担得起这样的机械人。 另一个很好的落地场景是文娱业和人形机械人作为玩具的利用。

PS: 作者以为人形机械人在飞机制造业、文娱业和作为玩具的需求现阶段都是”伪需求“。

然后今年AIST公布的HRP-5P的视频Demo分享给大师：

上述视频的全部进程是没有野生的遥操纵(tele-operation)，完全基于机械人的自立操纵(autonomous) 。据AIST的人讲，这段34s的Demo前后调试了一年多之久。