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EngineeredArts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WABOT1图片来源：网络
　　全球首个人形机器人WABOT1
　　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WABOT1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。
　　WABOT1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，WABOT1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WABOT2。WABOT2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9kmh，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E2DR。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300400万美元，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。5ms，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210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MiSense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EngineeredArts
　　机器人Ameca由英国科技公司EngineeredArts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（ArtificialBody，即AIAB），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