深圳创企造出四足版“变形金刚”，剑指机器狗落地两大难题

南山科技观察9月25日报道，今日，深圳通用足式机器人公司逐际动力发布首款全自研四轮足机器人W1。

值得一提的是，这是业内鲜少的拥有将腿式、轮式结构融于一体的产品，也是国内首个基于自主地形感知，通过实时步态规划与控制，完成上下楼梯的四轮足机器人。

▲逐际动力四轮足机器人W1

逐际动力创始人张巍博士接受了南山科技观察的独家专访，就这款四足轮机器人的技术细节、创新逻辑、应用场景等关键问题进行解读。

张巍告诉南山科技观察，W1并不是简单的轮足切换，而是让机器人在同一时刻拥有足式越障和轮式移动能力。基于逐际动力自研的感知和运动控制算法，W1可以精确感知脚下和周围的地形，从而稳定高速通过全地形。

“四轮足机器人W1的运动能力是以前机器人完全没有的，并且对机器人的潜在落地至关重要。”张巍将这一产品线称为“地面大疆”，希望该机器人能稳定实现全地形上从A到B点的移动。

目前，W1的主要应用场景为工业巡检、物流配送、特种作业、科研教育等商用场景，逐际动力W1将于今年第四季度开始接受预订。


01.

3种模式自由切换，6大场景已通过实测

一般而言，四足机器人都采用通用足式设计，但普遍面临移动速度低、协调性较差的问题。

为了让四足机器人的地面适应能力更强，逐际动力自研高性能关节，将腿和轮子相结合，发布了拥有纯轮式、纯足式、轮足混合三种运动模式的四轮足机器人W1。其中，纯轮式指的是与汽车类似，并且机器人的腿部结构、身体姿态、高度均可调整；纯足式就是纯踏步；轮足混合是机器人踏步时，轮子也在转动。

张巍认为，机器人采用什么样的运动方式与具体环境相关。例如实际应用中，高速、能耗较小的轮式运动基本可以满足需求，足式运动常应用于台阶等不平整路面，这并没有统一的判断标准。

基于此，四轮足机器人W1的移动效率更高，据张巍透露，机器人任何别的任务都不做的同等情况下，四轮足机器人W1的移动速率相比于四足机器人，能提升3-4倍。

面对楼梯场景，W1搭载了逐际动力自研的基于感知的运动控制核心算法W1能够稳定踏步上下楼梯。

在上下斜坡时，机器人还可以切换身体形态，与斜坡面或者地面保持水平。

并且高速运动的过程中，W1可以根据前方障碍物的高度来调整身体高度，以适应不同环境的作业需求。

在地面左右两侧不水平的单边桥场景下，W1也能灵活适应地形，降低一侧身体，做到如履平地。

经过草地石板路时，W1能够快速调动腿部多关节协同响应，适应交替出现的草地和石板路。

面对更为崎岖不平的碎石路，W1能采用轮足混合运动的方式，在保持机身稳定的情况下又能快速通过。

目前，W1已经通过多个复杂应用场景的能力验证。


02.

剑指四足机器人落地两大难题

5个摄像头精准感知地形

在张巍看来，目前市面上四足机器人影响落地应用的原因有两点，首先，机器人的感知能力缺失，其次，四足机器人的行动效率低、负载有限、续航不长。

W1就在根本上解决了这两大难题。

在物理形态方面，W1采用四轮足混合运动形式，能提升移动效率。张巍谈道，事实上，机器人的整个巡检路线中可能仅有10%的台阶地形，大部分都为平地。同时，高效率、低功耗的轮式运动也能弥补四足机器人的续航问题。

W1能在同一时刻拥有足式越障与轮式快速移动能力，要得益于逐际动力自研的基于感知的运动控制核心算法。

这一运动控制核心算法的感知能力来自于布局全身的传感器，主要包含头部2个、左右腰上各1个、尾部1个的摄像头，这5个摄像头和其他传感器融合，可以和机器人本体的实时运动相结合，使得其运动能力能够覆盖爬楼梯等难度较高的离散地形。

首先，对于单一时刻而言，5个摄像头需要通过多传感器的融合、处理，达到毫秒级别的实时数据融合，在对大量数据进行预处理。其次，5个摄像头还需要进行不同时刻的融合。

综合来看，机器人就可以估计出脚下、周围是什么样的地形，选择什么样的运动方式不会被绊倒。张巍解释说，这本质上是对地形信息的识别、处理、融合，再去提取关键信息，然后交给控制系统去完成规划和底层控制。

此外，W1对地形的感知精度在厘米级，远高于无人车对周边环境的感知要求。他补充说，无人车要感知车相对于周围障碍物的情况，一般定位精度在10-20厘米，让车不要撞到障碍物就足够了，而足式机器人不同，其目标是能准确踩到地面，因此精度要求更高。

逐际动力的研发团队大概在40人左右，他们具备地形感知、强化学习、多刚体动力学、混杂动力学、模型预测控制等领域的学术和研发经验，张巍透露说，他们前期在软件算法功能上积累了十余年时间，然后花了一年多的时间才把它做到相对不错。

他也坦言，基于感知的运动控制算法也是他们研发过程中最难的，他们采用软件定义硬件，要先完成软件功能，然后和硬件结合等。最核心的难点在于让整个系统能实现更好的稳定控制，然后基于感知完成全地形移动。


03.

全地形移动是核心

轮足能应对绝大多数场景

总的来看，机器人需要解决的问题有移动和操作。

四轮足机器人的一大核心能力就是移动，并且是全地形移动。张巍认为，基于这一逻辑，四轮足混合可能是四足机器人未来非常大的主导形态。不论轮式还是足式机器人，其核心能力都是移动。

轮式机器人只能在结构化道路中运动，或者大规模工厂中构建的高效移动平台中运动，但一般而言，以工业场景、物流配送为例，这些场景的地形、路径大多都是为人类设计的，相对比较复杂，也没有办法全部为机器人改造。

因此，从移动能力上来讲，机器人在70%的场景可以使用轮子，剩余30%的场景里有将近90%的场景可以被四轮足机器人解决，可能只有剩下一小部分需要四足机器人。

张巍谈道，对于四轮足式机器人而言，除攀岩、梅花桩、独木桥这些特定场景外，剩下的场景其移动能力没有太多劣势。

操作能力指的就是机器人在移动过程中去递送物体、识别侦查等，需要具体应用场景来定义。W1的负载达到15公斤，娱乐型、教育型的机器人体积较小，不需要扛东西，价格也相对便宜。功能型的机器人需要代替人类完成任务，需要15公斤以上的负载能力。张巍谈道，他们的机器人是能完成任务前提下，相对小且较为灵巧的。


04.

结语：打通机器人技术

应用、市场交集点

四足机器人已经慢慢出现在工业巡检、物流配送、家庭教育、娱乐等场景中，但目前来看，其大规模商业化应用落地的进程仍处于早期，工业场景中对四足机器人感知、识别的精准度要求高，现有的机器人即使能爬楼、翻跟头，但仍面临不稳定的风险。

搭载感知控制算法的四轮足机器人出现，不仅让四足机器人的移动效率进一步提升，还大幅提高了对多种地形的适应能力，同时增强了感知的准确度，使得四足机器人落地应用的场景逐渐丰富且带来了广泛落地的可能。

正如张巍所言：“通用足式机器人正处于技术爆发期，基础研究与商业化的交集已经出现，并不断扩大。”逐际动力打造的四轮足机器人W1或许能成为接下来机器人技术、应用和市场最佳的交集点，让足式机器人真正走进产业，创造价值。