智能助手Walker机器人迭代升级，背后都有什么技术创新？

下腰扭胯、金鸡独立、端茶倒水、写字画画、上下楼梯，伴随着现场观众的围观拍摄和连连称赞，Walker自信从容的在IROS学术会议的展览区进行演示。多种动作行云流水、一气呵成，Walker立体展示了中国机器人企业的技术实力和创新成果。这也是优必选大型仿人服务机器人Walker全新迭代后的首秀。

今年，机器人领域顶级学术会议IROS 2019在澳门举行。IROS全称 IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems（IEEE国际智能机器人与系统大会），是世界机器人和智能系统领域机器人最著名、影响力最大的顶级学术会议。4000多名全球各地的机器人、自动化系统及人工智能等领域专业人士、顶尖研究团队代表及企业界人士共聚一堂，探讨机器人领域的前沿学术研究成果。

IROS优必选科技展位吸引了来自世界各地顶尖研究机构的专家学者的关注

IROS会议现场，Walker平稳流畅地运用整个身体执行了一系列动作，包括快速动态上楼梯、单足平衡站立、力控擦桌子、全身协调推车等“升级版”灵活演示，甚至还来了个“瑜伽式”的下腰和伸展，配合轻快的音乐展现优秀的平衡能力。在CES 2019首次亮相后，10个月左右的时间里，Walker在运动性能、柔性交互、环境感知等方面进行了算法迭代和功能提升。

更流畅的运动性能

相对于目前市场上常见的轮式机器人，大型仿人服务机器人Walker的最大的特点之一是灵活的双腿具备复杂地形的适应能力。比如这次在IROS上，Walker展示了上楼梯。Walker第一代的上下楼梯的算法是静态稳定的，因此上下楼梯的速度比较缓慢。Walker新一代在增大关节的运动范围的同时，升级优化了上楼梯的算法，实现了一秒一个台阶的楼梯步态，运动速度上已非常接近于人类速度。加上类人步态的优化引入，也使得上楼梯过程更加自然顺畅。

相比于对机器人进行离线的动作编辑实现基本动作，Walker此次展示的太极、瑜伽功能的整体重心位置可以做到实时控制，既保证了机器人整体的稳定裕度，也降低了机器人在做动作过程中摔倒的可能性。

对于仿人机器人，平衡问题也是研发过程中面临的难题之一。此次Walker升级了静态平衡能力，可以自主寻找整体重心位置，使机器人在静态情况下始终具有最大的稳定裕度，因此可以承受非常大的外力干扰，而始终保持稳定状态。在展示中，可以看到在Walker的双臂上分别挂上6kg和10kg的负载后，也能非常平稳地调整自身的姿态，保持加载外力后的稳定。

在“做瑜伽”过程中，Walker可以实现单足站立的静态平衡

前代的Walker都是平脚掌行走，即机器人的脚面相对于地面一直是平行状态，这样行走方式相对简单、容易实现，但受限于腿长、关节限位等因素，极大的限制了机器人最大速度。这一次，Walker的行走步态进行了优化升级，行走状态更接近于人类行走，提升了最大行走速度的性能，最快行走速度超过2km/h。

为了增加仿人机器人的表现力，研发团队提取了人的实时姿态，将人类自然运动所产生的轨迹映射到Walker上，使得Walker的动作更加自然流畅。同样，通过这种方式对机器人进行遥操作，可以在危险环境中机器人替代人类完成工作。

更安全的柔性交互

1950年，“机器人学之父”阿西莫夫的“机器人三原则”提出，“机器人不得伤害人类；机器人必须服从人类的命令；机器人必须保护自己。”这为机器人赋予了伦理性纲领，也为机器人研究人员、设计制造厂家和用户，提供了十分有意义的指导方针和开发准则。

作为全球领先的人工智能和人形机器人企业，优必选科技也一直遵循着这些准则。过去的几个月中，研发团队对Walker进行了改进和升级，让Walker能够更安全地与环境和人类交互，在真实的用户场景中实现应用。

力控技术是机器人与人和环境安全交互的关键技术。一般来说，纯位置控制的机器人以固定动作硬碰硬的对外交互很容易伤到人、周围环境以及机器人自身，此次Walker加入了力位混合控制方法，能够精确控制机器人手掌和外界接触的力的大小，使交互过程更加安全。在演示擦桌子的过程中，Walker可以保持合适的力将板擦在桌子表面摩擦，将笔迹擦除干净。

优必选Walker展示力控擦桌子功能

力控性能也是机器人的关键性能指标之一，在全身柔顺控制展示中，我们看到Walker良好的力控表现，机器人可以顺应外力方向做出响应，即增强了交互安全性，又增加了机器人对环境的适应能力。

在完成各种任务时，机器人的双臂协同能力不可忽略。新一代Walker在推车过程中，协同双臂末端轨迹、足端末端轨迹、机器人质心位置和对小车的作用力，通过算法满足对地面和小车的同时接触约束，推动小车按照机器人自主生成的轨迹行走。为了满足平稳推车的目标，Walker双臂保持一定柔性，来适应地面和小车的轨迹误差，保证机械臂和小车之间不会产生异常的作用力。

优必选Walker展示推车功能

更智能的环境感知

视觉伺服是机器人进行操作抓取的关键技术，此次更新迭代的Walker通过实时识别目标物体的位置和姿态，实时调整手掌的抓取位姿，在整个操作过程更加稳定、可靠，在展示中，Walker末端机械手一遍跟随杯子不停变动位置和姿态，一边完成将水倒入水杯的任务。

值得一提的是，Walker胸前的RGBD可采集已训练的目标物模型的空间位姿，在机器人手掌相对于相机的空间位姿已知的基础上，只要Walker通过胸前的深度相机看见目标物并且判断目标物在双臂的工作空间以内，即可通过自主运动规划去抓取物体。在抓取的过程中，Walker一方面会主动规划路径以避开环境障碍物和避免自身碰撞到达目标点，另一方面还会考虑轨迹的平滑与最优。

Walker展示自主避障抓取功能

在操作层面，Walker还可以根据目标物体的位姿变化实时调整自己执行任务的轨迹，从而在动态环境中完成更加复杂的任务。通过感知系统结合，Walker在执行操作任务的同时，可以自主进行运动规划，避开环境障碍物及自身关节顺利完成任务。

逐步走进千家万户的Walker机器人

自2015年8月成立至今，Walker机器人项目用了4年左右的时间就从实验室走上了CES、世界机器人大会以及IROS，并获得诸多荣誉与认可。今年1月，Walker入选The Robot Report评选的“2019年值得关注的5大人形机器人”，同时获奖的还有波士顿动力-Atlas、Agility Robotics-Cassie、丰田-T-HR3、本田-E2-DR。8月份，Walker入选2019年世界人工智能大会期间发布的卓越人工智能引领者TOP 30。入围榜单的30家知名企业包括百度、腾讯、通用、亚马逊、平安等。

代表中国科技创新硬实力的Walker，也备受媒体的关注。2019年春晚节目上，6台大型仿人服务机器人Walker惊艳亮相深圳分会场，与韩雪、关晓彤、王嘉、魏大勋、台风少年团等明星和舞蹈演员同台表演歌舞《青春畅想》，展示了中国AI力量。今年8月，Walker在WRC 2019世界机器人大会上展示开瓶、倒水、写字的“智能助手”技能并在《新闻联播》中播出。2019年9月，Walker参加中华人民共和国成立70周年大型成就展，彰显了新中国的科技创新成果。

6台Walker在2019央视春晚表演节目

Walker研发团队表示：“我们希望赋予Walker更协调的全身运动能力，大型仿人机器人能够真正走出实验室，走入真实的用户场景中去给大家体验，目前Walker已经面向科技馆、展览馆、高校等相关方展开合作，希望能有越来越多的普通人了解大型仿人服务机器人的最新前沿进展，越来越多的专业人员能和我们一起帮助Walker成长。”

“让智能机器人走进千家万户”，Walker为优必选科技实现这一目标迈出坚实一步，此次升级迭代带来全新内容，也让我们对极具生命感的Walker充满期待。随着机器人和人工智能技术的发展，相信在不久的将来，Walker一定会迈着优雅的步伐，成为人类最信任的家庭成员。

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