一文了解半世纪以来那些著名的人形机器人

　　10月1日，美国富豪马斯克再一次吸引了全世界的眼球：就在这天，他公开了自己团队研制已久的人形机器人＂擎天柱＂（Optimus）原型机……人形机器人究竟是不是人工智能的终极形态？科学家能把人形机器人做到什么程度？从美国波士顿动力公司的Atlas，到英国机器人公司Engineered Arts的Ameca，再到优必选科技的Walker和小米公司的＂铁大＂，我们来看看人形机器人的发展之路。
　　在学术界，一般仿人机器人可以分为大仿人机器人和小仿人机器人。大仿人机器人一般指成人大小，一般一米多高，双足行走的机器人，这涉及到很多的控制、规划、机电一体化技术、全方位的AI感知技术，移动能力和工作范围，人机交互等，不是简单买零部件就可以组装完成的。小仿人机器人，一般是桌面式的，比如NAO和阿尔法机器人属于小仿人机器人。
　　业内认为，人形机器人的发展历程主要分为三个阶段。第一阶段，是以早稻田大学仿人机器人为代表的早期发展阶段；第二阶段，是以本田仿人机器人为代表的系统高度集成发展阶段；第三阶段，是以波士顿动力仿人机器人为代表的高动态运动发展阶段。
　　机器人WABOT-1 图片来源：网络
　　全球首个人形机器人WABOT-1
　　研制机构：日本早稻田大学
　　特点：双腿步行，日语对话
　　日本早稻田大学是日本研究机器人较早的大学之一，特别是加藤一郎教授创立的加藤实验室。1967年，实验室启动了极具影响力的WABOT项目，1972年，世界上第一个全尺寸人形＂智能＂机器人—WABOT-1诞生。
　　该机器人身高约2米，重160公斤，包括肢体控制系统、视觉系统和对话系统，有两只手、两条腿，胸部装有两个摄像头，全身共有26个关节，手部还装有触觉传感器。
　　WABOT-1搭载着机械手脚、人工视觉、听觉装置，并且拥有拟人化的外型，与现代人形。它可以透过嘴巴进行简单日语对话，并且凭借耳朵、眼睛测量距离和方向，再依靠双脚行走前进，而两手也具有触觉，可以搬运物体行动。据悉，WABOT-1行动能力约与一岁半的婴儿几乎差不多。
　　尽管行走一步需要45秒，步伐也只有10公分左右，尤其身形巨大显得相当笨重，但在当时这个技术，已震惊了全世界。
　　加藤一郎研究室于1984 年再次研发了擅长艺术表演的WABOT-2。WABOT-2拥有与日本人进行自然对话的能力，还能用眼睛看乐谱，用手脚灵活地演奏电子琴，具有演奏中级难度音乐的能力。另外，它还能够识别歌声，自动进行转录，或在此基础上根据人的歌声进行伴奏，机器人的实力惊人。
　　加藤一郎被誉为＂世界仿人机器人之父＂，于1994年逝世，他认为，人类在21世纪将迎来机器人和改造人的时代。
　　机器人ASIMO（阿西莫夫） 图片来源：网络
　　第二代的佼佼者ASIMO
　　研制机构：日本本田公司
　　特点：57个关节，能小跑单脚跳上下楼梯
　　从1986年开始，日本本田公司开始研发人形机器人，相继推出双足机器人E系列、仿真机器人P系列。2000年10月，仿真机器人P4，也被称为ASIMO（阿西莫夫）问世。
　　2005年，本田公司发布了最新一代ASIMO机器人，其身高130cm，体重48kg，最大速度是9km/h，全身57个关节，能实现小跑、单脚跳、上下楼梯以及踢足球等系列复杂运动。
　　2017年，本田公司推出新一代人形机器人E2-DR。该机器人身高168cm，体重85kg，全身总共33个关节，面对不同地形采用相应的行走模式，可以变形成大猩猩模式通过路障和竖直楼梯，也可以匍匐前进通过狭小低矮空间，具有很强的环境适应能力。
　　本田公司原本希望ASIMO能实现量产，进入千家万户照顾老年人。但ASIMO价格昂贵，造价高达300-400万美元，功能过于简单，也无法进行语境对话，因此2022年3月底本田公司选择让ASIMO退役。
　　波士顿动力研制的几款机器人。 图片来源：网络
　　第三代里让人耳目一新的Atlas
　　研制机构：波士顿动力
　　特点：擅长运动，能流畅进行跑酷
　　波士顿动力是一家成立于1992年的工程和机器人设计公司，总部位于美国马萨诸塞州沃尔瑟姆，2020年12月被现代汽车集团收购。波士顿动力以开发一系列动态高机动性机器人而闻名。从2009年，该公司开始研发PETMAN人形机器人，主要用于测试个人防护装备在危险化学环境中对人的影响。
　　Atlas原型机最早于2009年亮相，2013年7月11日向公众正式公开。Atlas机器人身高188cm，体重150kg，其设计目的是为了搜索和救援任务。2016年，波士顿动力在视频网站上发布了新一代的Atlas机器人，这一代机器人身高175cm，体重81.6kg。2018年，波士顿动力进一步对机器人进行了优化设计，最新身高1.5m，体重80kg，全身具有28个关节，速度能达到1.5m/s，能完成快速小跑、三级跳、后空翻和空中体操等一些列复杂动作。
　　在2021年8月网上公布的一段视频中，Atlas甚至能够流畅进行＂跑酷＂，可谓是目前在运动方面最接近人类的人形机器人了。有报道称Atlas已经学会了自主规划路径。
　　具备逻辑思维能力
　　还期待核心算法突破
　　人形机器人的商业化之所以遥遥无期，主要还是因为目前人形机器人产品还＂不够智能＂。
　　人形机器人要突破的技术难题有很多。首先，人形机器人与工业机器人和服务机器人相比，在结构设计、硬件构成、控制算法、核心性能要求以及零部件选择上都有很大的差异。如普通工业机器人的关节在2-10个之间，而人形机器人关节数量预计在40个以上；其次，除了电机、散热、机身自由度等硬件问题，还有＂感知-认知-决策-执行＂等方面的算法和软件问题；最后，人形机器人还要面临的第三个也是最大的挑战——思维。如何让机器人具备人类的逻辑思维能力，同时可以模拟出人类的情感和情绪，达到与人类共情，需要机器人基础核心算法的技术突破。
　　最后，人形机器人商业化不能逃避的一个深层次问题是：其AI水平需要达到很高，又不能过高，只在一定的智能水平区间内才具有商业化的价值和能力。这好比是人与光谱和声谱的关系——只有在一定的谱系范围内的光与声，才能被人类感知——只有在某一个AI水平区间的人形机器人，才有可能走进千家万户。
　　擎天柱（Optimus）在办公室给花浇水。 图片来源：网络
　　多款著名人形机器人
　　名称：擎天柱
　　制造商：特斯拉
　　10月1日上午，特斯拉CEO马斯克带人形机器人擎天柱（Optimus）正式亮相。官方消息称，这款机器人高1.72米，重56.6公斤，可拿取约20千克重的物品，行走速度为每小时5英里（约时速8公里）。在现场机器人展示了稳步行走、转体俯身、挥手与台下观众打招呼、以缓慢速度挥手，做简单的舞蹈动作等动作。
　　另外，特斯拉还展示了人形机器人擎天柱在汽车工厂搬运箱子、浇水植物等的视频。马斯克透露，这款机器人售价预计不到2万美元，比汽车还便宜，＂三五年后人们可以订购擎天柱机器人。＂
　　据介绍，Optimus的大脑采用特斯拉的超级计算机系统Dojo，拥有超强的计算能力；视觉感知系统主要基于特斯拉FSD的计算机模组和方案，面部配备8个汽车同款Autopilot摄像头，最远监测距离可达250米；运动则是主要靠脖子、手、腿以及躯干等搭载的40个机电传动器，其中手部的12个机电传动器，能够让机器人达到接近人类灵活水平。
　　马斯克此前曾表示，特斯拉机器人最初的定位是替代人们从事重复枯燥、具有危险性的工作，但远景目标是让其服务于千家万户，比如做饭、修剪草坪、照顾老人等。
　　CyberOne给雷军送玫瑰。 图片来源：网络
　　名称：铁大
　　制造商：小米
　　今年8月11日，小米秋季新品发布会在京举行，小米首款全尺寸人形仿生机器人CyberOne也正式亮相。
　　据悉，CyberOne是继去年小米仿生四足机器人Cyberdog后，小米机器人Cyber家族的新成员，内部艺名＂铁大＂。＂铁大＂身高177cm，体重52kg，采用了多种技术，能感知45种人类语义情绪，分辨85种环境语义；搭载小米自研全身控制算法，可协调运动 21 个关节；配备了Mi Sense视觉空间系统，可三维重建真实世界；全身5种关节驱动，峰值扭矩300Nm，它＂小脑＂发达、可实现双足运动姿态平衡，四肢强健、动力峰值扭矩300Nm等领先技术能力。
　　据介绍，CyberOne可以单手垂直抓握3斤重的物体，在发布会现场，＂铁大＂走上舞台，向小米创始人雷军送上了一朵玫瑰。
　　机器人Ameca表情丰富。 图片来源：网络
　　名称：Ameca
　　制造商：英国科技公司Engineered Arts
　　机器人Ameca由英国科技公司Engineered Arts开发。据介绍，Ameca重49kg，1.87m，身体共有52个模块，支持51种关节运动。该公司称Ameca为＂机器人的未来面孔＂，是迄今为止＂最有人味的机器人＂。
　　关于这个机器人，最著名的是2021年底一段视频：Ameca活动肩骨后，突然间灵魂附体，大梦初醒般睁开双眼。最新的视频中，机器人Ameca的眼神又可以做到随着人类手指头移动自如，甚至还会退缩。更令人惊奇的是，它被侵犯私人领域后满脸嫌弃，甚至直接对人类动手——把人类的手挡开。研究人员称，视频中人类触碰Ameca鼻子的行为让它＂感受＂到了恐惧。
　　Ameca是如何做出逼真的表情和拒绝人类的动作呢？简单讲，为机器人配备一个更精细，更智能的身体（Artificial Body，即AI AB），主要依靠两大核心技术实现：一个是机器人操作系统Tritium，另一个是Mesmer技术，一个用于建造仿真人形机器人的系统。它能为Ameca提供大量的真人表情数据，也正是上面提到Ameca做出逼真表情的背后支撑。
　　Walker机器人。 图片来源：网络
　　名称：Walker
　　制造商：优必选
　　Walker机器人是位于深圳的优必选为实现＂让机器人走进千家万户＂而打造的大型家庭服务机器人。
　　新一代Walker机器人具备36个高性能伺服关节以及视觉、听觉、空间知觉等全方位感知系统，可以实现平稳快速的行走和灵活精准操作。Walker机器人具备了在常用家庭场景和办公场景的自由活动和服务的能力，可以双手双足，能像人一样走路、上下楼梯、走斜坡和不平整地面，还可以在家中自由行走，并完成简单的家庭服务工作。
　　经过四次迭代，优必选Walker已开始在特定的场景下提供专业服务，例如在机场、银行、企业，还有科技馆、高端酒店等场景中使用。
　　上游新闻据天目新闻、中国新闻周刊、中国证券报、证券时报、钛媒体等综合