中國仿生機器人：在模仿中追趕、創新和超越

仿生機器人指模仿生物或者具有部分生物特性的一類機器人。最近，特斯拉首席執行官馬斯克在一篇在線發表的論文中分享了該公司即將推出的人形機器人Optimus的最新細節，并稱其將實現量產，價格會比汽車更便宜。相關言論引起全球廣泛熱議。

當前，仿生機器人技術成熟度如何？是否足以支撐應用？其未來應用場景是否明確？制造成本如何降低？中國仿生機器人研究現狀如何？在近日舉行的以“共享”為主題的2022世界機器人大會領航峰會上，這些話題引起熱議。

仿生機器人，能干點啥？

當前，公眾所目睹的各類仿生機器人，似乎尚停留在簡單的人機交互階段，即刻能夠應用到家庭中似乎仍然是個愿景。

“看到這個表象，我們都在猜他（馬斯克）的底層邏輯。”清華大學自動化系教授趙明國表示，從科學研究到走向商業應用不是一蹴而就的，而是需要通盤考慮，如底層原理、動力和智能的完善，原型樣機的完備性，以及商品應用的場景等問題。回答這些問題要花費大量的時間、金錢和精力。如果突破了，將會大幅助推機器人商業發展。

對于馬斯克提到的機器人售價大約為3萬美金（約20萬元人民幣），杭州宇樹科技創始人兼CEO王興興認為，盡管長遠看大規模人形機器人落地應用后價格可以更低廉，但早期產品達到這一價格仍然比較困難，因為產業鏈處于初期會提高成本。

王興興認為，目前馬斯克所謂的人形機器人落地應用或非核心目的，其核心點可能是部署人工智能（AI）系統。“傳統的一些AI產品大都是通過虛擬環境或人工采集數據訓練機器人，馬斯克一直在通過特斯拉電動汽車實時采集數據，進行實時訓練，最終反哺到智能駕駛。”他說，“與此類似，對人形機器人實時訓練，最終能獲得更好的智能效果。”

不只是特斯拉人形機器人，隨著全球技術進步，多位專家在會上對仿生機器人落地都抱有樂觀態度。

實際上，在本屆世界機器人大會展覽現場，就可以看到能分揀水果、做咖啡拉花、給人做手術、模仿人類一顰一笑并與人交流的形形色色的仿人機器人，此外還有能滑雪、背負重物、鉆山挖隧道、給大樓滅火的各類四足機器人。

回顧十幾年前開始研發機器人時的初衷，中兵智能創新院仿生機器人研究中心主任江磊談到了作家馮驥才筆下被挑擔壓彎腰的挑山工。他表示自己的希望是用機器解放在艱難險重環境中工作的人。“用科學技術改變我們未來的生活方式，這是我的初心，相信有一天肯定會實現的。”他說。

14年間，江磊和團隊研制的著名仿生機器人就有350公斤的世界最大電驅動“機器牦牛”，它能負重160公斤，在不利于車輛行駛的高原、山地、戈壁運送物資；還有在北京冬奧會上亮相的Panda5四足機器人，可代替人類完成諸如復雜地形運輸、特殊環境科考、搶險救災、消防救助等任務。

國內現狀 緊追前沿

“21世紀以來，中國在仿生機器人領域一直處于‘緊隨第一梯隊’的位置。”趙明國說，中國起步雖然比國外晚，但研究熱度和進步幅度比歐美國家更強、更快。

趙明國表示，上世紀90年代，國內開始做第一代仿生機器人。目前，清華大學、北京理工大學、浙江大學等團隊在這一方面都取得不錯的成績，整體上處于緊跟國際第一梯隊的位置。“科研投入量的增加和大商業環境的推動，未來兩三年將產生新的突破。”他期待。

“經過近50年的發展，目前全球人形仿生機器人已經形成三種典型方案。”北京理工大學機電學院教授陳學超說，三者各有優缺點，中國科學家在借鑒和學習中也做出了一些創新。

陳學超團隊從2000年開始研究仿生機器人，至今已研發出7代“匯童”系列仿生機器人。第一代“匯童”是我國第一臺無外界電纜獨立行走的仿生機器人，近期研發的第七代“匯童”則在跳躍、跳高、跳遠等高動態運動中取得很大突破。

江磊表示，中國在仿生四足機器人領域的研究狀態類似于人形機器人。“總體來說，我們只比波士頓動力公司落后半步，跟美國、俄羅斯、歐洲其他學者在一個水平線上。我們有很好的團隊，國家從科技前沿到產業布局都處于良性循環，通過努力，在‘十四五’期間或能進入全球最領先的行列。”江磊說。

他指出，其中的一個關鍵是，推進基礎創新，不能只跟著別人跑，要有自己的思考和突破。

在模仿中超越

“實際上，過去十幾年，國內很少把仿生作為一個對象來研究。缺少了這一點，機器人就變成了一個個冰冷的機器。”江磊坦言。

“假設我們要做更敏捷的仿生機器人，是不是要研究獵豹怎么去奔跑？運動員怎么跑得快？”江磊說，“中國武俠文學中有一句話是‘天下武功唯快不破’，這個‘快’字體現的就是從所有認知感知到物理終端表現的輸出。通過這個系統做出控制機器人的動力學方程，才能實現中國真正的原創。”

為此，他建議機器人研究回到“仿生”這一大命題下，回到自然界找靈感，讓做出來的機器人更有生命、更有活力。

同時，多位專家指出，仿生機器人研究需更加關注智能進階。

陳學超表示，最近幾年，人工智能機器人（尤其是四足機器人）在步態學習、環境適應等運動控制方面取得了很大進展，這也是未來的發展方向。

趙明國也認為，當前大多數四足、雙足機器人研究主要聚焦在運動控制方面，在人工智能的背景下，計算力也要跟上，同時要融合感知和環境交互信息，作為機器人行為動作的決策指南。以他和團隊主要研究的雙足機器人為例，趙明國表示，隨著足式機器人越來越復雜，關節越來越多，帶來的主要問題是計算跟不上。如果有更好的計算載體，就可以引進更好的方法，讓機器人具有更好的智能。

王興興表示，在機器人產業化迭代方面，降低成本的同時提高整機的可靠性、運動性能也是關鍵。目前，該公司希望在內部打通上下游產業鏈，盡可能降低成本。

江磊對此也有同感。他設想，在打通產業鏈的情況下，開發一個機器人“就像搭積木、攢電腦似的”，在中關村跑一圈就能攢一臺，或者從網上就能訂到想要的部件，那時我國的機器人水平肯定是全球最領先的。

“所以，當前國內機器人研發的難題在于打通產業鏈上下游。整個行業全國一盤棋，營造一個好的環境，突破核心部件的開放共享。”他說。