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人机共舞的科幻场面，在央视春晚上实现了。
央视春节联欢晚会一晚上大角不少，但这六个最为“另类”。
今年央视春晚分别在江西井冈山、吉林长春和广东深圳设立了三个分会场。其中，广东深圳分会场主打“科技元素”，节目《青春畅想》里“混”进了六个特别的演员——大型仿人服务机器人。
Walker 在央视春晚现场
在 2 分 44 秒的节目中，站在舞台中央的它们时而跳着富有节奏感的 Popping（震感舞），时而变换队形，跟一众专业舞蹈演员配合起来也不落下风。
PingWest 品玩获知，这些机器人名字叫 Walker，是深圳企业优必选自主研发的产品，刚刚在 2019 年的 CES上正式亮相，并且入围了展会大奖 the Best of CES 2019（2019 年国际消费类电子产品展览会最佳产品奖）名单。
当时，它在展会现场演示了开关门、拎东西、端茶倒水、控制智能家居设备等技能。像春晚这样六个 Walker 一起表演集体舞蹈，还是首次。
开冰箱门
拿可乐
拎包
台上一分钟，台下十年功
“2018 年 11 月初的时候，我们就开始跟导演组接触。正式收到春晚邀约，差不多是12月。”优必选春晚项目现场负责人李超告诉 PingWest 品玩。确定上春晚后，优必选“几乎调动了公司所有部门来配合和支持，直接或间接动用超过 100 人”。
首先要解决的是表演形式问题。“我们准备了多种不同的表演形式，包括 Walker 表演弹钢琴、跳国标双人舞等。”李超表示，“最终确定 6 台 Walker 与真人集体表演舞蹈的形式，并且采用 Popping（震感舞） 融合现代舞的舞种。”
Popping 是街舞的一种，有模仿机器人的元素，通过肩膀、胸部、手臂、腿部的肌肉震动来产生效果，而现代舞是可以表达思考过程的舞蹈形式。“我们希望通过这种形式去体现机器人的智能感。”优必选负责此次春晚机器人舞蹈编排的Walker产品经理施秋鸿告诉 PingWest 品玩。
确定表演形式后，优必选接着要解决机器人数量的问题，春晚项目Walker产品负责人谢铮说：“我们本来只计划制作 3 台Walker，现在要 6 台。幸好因为是全自主研发，再加上深圳及周边地区完善的智能硬件供应链，得以加班加点多生产出了 3 台 Walker，还预留了 2 台备用。”
原先的研发进程也因此被迫加快。PingWest 品玩得知，春晚所需部分功能是优必选 2019 年的研发计划，比如多台机器人同步进行控制，以及机器人手臂和腿部的协调控制，“半年以后的工作提前压缩到一两个月时间完成”。
让机器人在舞台上实现人类舞蹈效果，并不是一件容易的事。“春晚上 Walker 所展示的舞蹈效果，涉及好几项关键技术，包括伺服舵机、运动控制和步态算法、导航等。”春晚项目 Walker 技术负责人刘益彰解释道，“此外，多台机器人同时跳舞还会涉及到通信方面的改造。”
想要让人形机器人能走能跳，伺服舵机是一个无法绕过的问题。伺服舵机对于人形机器人而言就如同人体的关节，协调着机器人的一举一动。
2008 年起，优必选就开始研发伺服舵机，于 2012 年取得重大突破，并在 2018 年全新研发了大力矩伺服舵机。Walker 身体里有从 2.5Nm 到 160Nm 的系列伺服舵机作为驱动单元，速度可以达到 60r/min（60 转/分钟）。
伺服舵机为 Walker 做出类人类舞蹈效果打下了基础，但这还不够。如果没有匹配的运动控制和步态算法，就像一个人身体很健壮，但不会打篮球、踢足球，更不会跳舞。
“得益于不断改进的控制算法，Walker 现在遇到地面上有一些小的凸起，都可以很好适应。有外力推动时，Walker 也能通过柔顺控制调整自己的本体位置和姿态，从而可以保持自身平衡。”刘益彰表示，“这些技术都能保证 Walker 在春晚舞台上稳定、灵活地表演。”
如果说伺服舵机和运动控制让 Walker 能走会跳，那 U-SLAM（立体导航避障系统）就是让 Walker 会看路避障。SLAM（同步定位和地图构建）技术被称作机器人的小脑，而 U-SLAM 是优必选的自主研发的系统。
这是一种基于视觉 SLAM 的定位导航方案，无需在环境中使用标记物辅助定位，从而提高了对运动物体的抗干扰能力。“在摄像头受到噪声、模糊、雾、低分辨率等极端因素影响下，Walker 依然可以成功定位”。
“由于春晚现场舞台考虑晚会效果是固定的，所以我们可以根据现场环境去做一些特殊的工作，来保证机器人更加稳定的定位和导航。” SLAM 技术工程师刘志超说。
此外，春晚项目还是 Walker 第一次面临多台同步表演的挑战。“导演对机器人的动作和音乐的卡点非常严格，并且现场有各种各样的通信信号干扰，对通信要求非常高。”春晚项目电子通讯负责人丁海明对 PingWest 品玩表示。
针对现场的需求和环境，优必选在多个方面做了优化。丁海明介绍道，系统方面，采用了频点选择灵活、抗干扰能力强的、中长距离的无线调制解调技术方案；硬件方面，采用方向性强的发射天线，以及高功率高性能发射模块，以提高机器人片区的接收信噪比；同步软件设计方面，采用适用于无线电传输的、鲁棒性较强的多次同步算法。
四年三上春晚，优必选做对了什么？
事实上，2019 年并不是优必选机器人第一次登上春晚舞台。
（优必选四年三上春晚回顾视频）
2016 年春节联欢晚会广州分会场，540 台优必选 Alpha 1S 为孙楠伴舞，合作表演了一曲《冲向巅峰》，向普罗大众普及了“人形智能机器人”这个概念。
540 台 Alpha 机器人亮相央视 2016 年春晚
2018 年春节联欢晚会主会场，优必选 STEM 教育智能编程机器人 Jimu 在嘉宾圆桌配着音乐跳舞，让大众了解了编程机器人。
JIMU 汪汪登上 2018 春晚
今年春晚深圳分会场，优必选又用 Walker 向外界传递了一个理念：大型仿人服务机器人并非遥不可及。
Walker 登上 2019 年央视春晚
机器人一直被誉为 “制造业皇冠顶端明珠”，大型仿人服务机器人更是一个国家机器人研究水平的标志。美国波士顿动力从 1992 年开始相关技术的研发，至今 27 年；日本 ASIMO 从 1986 年开始相关技术研发，至今 33 年。
“我国对人形机器人的研究相对较晚，像优必选 Walker 项目是 2015 年下半年才开始立项的。”优必选 CTO 熊友军说。
2015 年 8 月，优必选决定立项研发双足机器人。2016 年 6 月，双足机器人 Walker 原型机组装完成，机身高 1.2m，重量 20kg，腿部拥有 12 个自由度。
“在该机器人上，我们先后实现了机器人的稳定静态行走和动态行走，以及地面的全向运动、斜坡行走等步态算法，也探索了双足机器人在波动地形上的自平衡，力位混合控制，不平整地面行走等算法研发。”熊友军说。
Walker 原型机
2017 年 7 月，经过三版迭代，比较稳定的 Walker 第一代样机实现交付。Walker 第一代高 1.35 m，重 37 kg，除双腿 12 个自由度外，增加了头部两个自由度，并且具备了全新的 ID 外观，加入屏幕、语音、灯光等众多的交互元素。
此外，这一代产品还加入了多种传感器，使 Walker 具备定位导航、机器视觉等自主功能，实现了上下楼梯、全向行走，具备踢球、跳舞等多种互动运动能力。2018 年 CES 上，Walker 第一代正式面向大众亮相。
Walker 第一代
2018 年 2月，Walker 新一代正式立项。Walker 不仅增加了双臂，还全面升级了伺服关节，减小了传动比和运行噪音，伺服精度更高，控制性能更优。并且，Walker 升级了运动控制算法，能在复杂地形灵活行走，具备优良的自平衡能力，可以实现手眼协调操作及柔性安全交互。2019 年 CES，Walker 新一代正式公开展出。
“Walker 最出彩的地方不仅仅在于行动能力和手眼协调等潜力，更在于商业化能力。”优必选创始人兼 CEO 周剑说。
日美厂商往往选择几百万美金的硬件，将机器人运动能力做得很酷炫，但很难实现商业化。周剑表示：“Walker 是在单位成本可控的平台上研发，特别针对家庭服务需求进行了一系列技术研发，未来零售价格会在一台普通家用中型轿车（小几十万人民币）价格区间内。”
短短 3 年多时间，Walker 就从一个概念到登上春晚舞台，受到全球关注，填补了中国没真正的大型仿人机器人空白。在周剑看来，这得益于优必选坚持硬科技自主研发，掌握了多项核心关键技术。
我国在智能制造领域拥有很好的优势，而且总体来看，中国机器人产业基本形成较完整的产业链条，加上物流和生产的制造生态。此外，还有富足的中高端劳动力和巨大的国内市场。
“对企业来说，更重要的是如何将这些优势落地。”周剑说。智能硬件创业者需要从技术创新到商业智慧的全要素支持。在深圳，已经有华为在通信领域、大疆在无人机领域实现了超越。
如今，人工智能和机器人的结合为中国企业带来新的机遇，而“四年三上春晚”的优必选，已经通过实际成果证明了，自己凭借着扎实的技术研发把握住了机会。外媒 The Robot Report 选出 2019 年值得期待的 10 大机器人组织，就包括优必选。与其并列的，还有亚马逊、Boston Dynamics、Facebook、哈佛、微软、英伟达等知名企业/机构。
熊友军告诉 PingWest 品玩，将来会进一步提升 Walker 的行走速度和稳定性，增强操作的灵活度和安全型，强化 AI 感知和决策能力。“Walker 最终的落地方向和目标是家庭场景，在这之前会先推出 Walker 的科研版本，和合作伙伴一同提升性能，让它早日走进千家万户”。
附视频：Walker 上 2019 春晚幕后故事
公司 机器人 技术