文｜高工機(jī)器人
“人形機(jī)器人是ChatGPT的靈魂載體?！边@種構(gòu)想正在成為現(xiàn)實(shí)。
近日，某位工程師將 ChatGPT 和波士頓動(dòng)力公司的機(jī)器狗Spot結(jié)合起來，使得Spot能夠和人類進(jìn)行語音交流，還能通過點(diǎn)頭和搖頭來回應(yīng)問題。
當(dāng)今最先進(jìn)的人工智能，搭配頂尖的機(jī)器人載體。在爆火的ChatGPT之外，另一主人公——波士頓動(dòng)力，同樣值得關(guān)注。
事實(shí)上，波士頓動(dòng)力是討論“人形機(jī)器人”無法避開的傳奇性企業(yè)，無論賽道怎樣風(fēng)起云涌，新星層出不窮，波士頓動(dòng)力產(chǎn)品始終是行業(yè)的標(biāo)桿。無數(shù)挑戰(zhàn)者試圖對(duì)比、超越、但充其量只是一場(chǎng)越級(jí)的“碰瓷”。
從1983年第一臺(tái)蹦蹦跳跳的單腿機(jī)器人，到如今精通各種酷炫技能的“明星”Atlas。波士頓動(dòng)力在40年發(fā)展中，將人類機(jī)器人夢(mèng)想一步步照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也屢屢掙扎在商業(yè)化困局，八年三易其身。
波士頓動(dòng)力這家傳奇企業(yè)究竟是如何誕生的？身為技術(shù)最領(lǐng)先的企業(yè)之一，卻又為何屢屢被變賣？
在探尋答案的過程中，人形機(jī)器人甚至整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，都能從其優(yōu)勢(shì)與困境中映射自身，獲得啟示。
01、四十年潮起潮落
波士頓動(dòng)力的發(fā)展歷程中有四個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，在早期其為軍方服務(wù)，之后分別被谷歌、軟銀和現(xiàn)代汽車收購(gòu)。
在不同的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，波士頓動(dòng)力持續(xù)推出了一代代驚艷的機(jī)器人作品。目前的核心產(chǎn)品有系統(tǒng)Pick、機(jī)器狗Spot、兩足機(jī)器人Atlas、和手柄Handle。
1、軍方合作：BigDog與Atlas的誕生
1992年，波士頓動(dòng)力成立。
但早在1983年，創(chuàng)始人馬克·雷伯特就造出了一臺(tái)單足機(jī)器人。這臺(tái)簡(jiǎn)易的機(jī)器人，雖然只有一條腿，只能在蹦跳移動(dòng)，但平衡性極好，機(jī)動(dòng)能力也很強(qiáng)。
后來，雷伯特又做出一個(gè)四足機(jī)器人，即BigDog的雛形。不久，雷伯特將主要從事研究與機(jī)器人相關(guān)的控制、機(jī)器視覺方面技術(shù)的CMU leg實(shí)驗(yàn)室，從卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)搬到了麻省理工，逐漸孵化出波士頓動(dòng)力的雛形。
起初，波士頓動(dòng)力的主要服務(wù)對(duì)象是美國(guó)軍方，并獲得美國(guó)軍方超千萬美元的投資。在此期間，波士頓動(dòng)力推出了許多產(chǎn)品，包括聲名大噪的四足機(jī)器人BigDog、阿爾法狗LS3、四足機(jī)器人Cheetah（獵豹）和可自由跳躍旋轉(zhuǎn)的Wildcat（野貓）等。
BigDog
BigDog在2005年左右面世，高度約為1米，重量約為109公斤，可以背負(fù)45公斤的重物進(jìn)行自由行走或奔跑，最快移動(dòng)速度可達(dá)6.4公里/小時(shí)。
在波士頓公司發(fā)布的宣傳視頻中，BigDog在裝載著重物的情況下，仍能對(duì)人類從其側(cè)面的腳踢做出靈敏的反應(yīng)，不會(huì)被踹倒。在實(shí)際運(yùn)用中，BigDog主要幫助美軍背負(fù)裝備、運(yùn)輸物資。不過因?yàn)锽igDog噪音太大，無法在戰(zhàn)斗中使用，項(xiàng)目只能中止。
petman
盡管項(xiàng)目中止了，但在美國(guó)軍方的支持下，波士頓動(dòng)力開始重點(diǎn)投入對(duì)雙足機(jī)器人的研究工作，并從BigDog中改進(jìn)出了一款人形雙足機(jī)器人Petman。經(jīng)過一段時(shí)間研究后，2013年，由雙足機(jī)器人Petman迭代而成的Atlas原型機(jī)亮相。
Atlas初代機(jī)
初代Atlas專為各種搜救任務(wù)設(shè)計(jì)，身高近1.9米，重150公斤，身上還綴著一條電纜來外接電源。但它已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)走路和跳躍等基本動(dòng)作，遭重?fù)艉竽軉瓮日玖?。但?dāng)時(shí)的Atlas還要靠鋼纜輔助才能完成一系列動(dòng)作。
2、谷歌階段：Atlas和Spot機(jī)器人的進(jìn)化
2013年底，波士頓動(dòng)力被Google以30億美元收購(gòu)。由此，波士頓動(dòng)力也中止了與軍方的合同。
進(jìn)入Google 麾下后，波士頓動(dòng)力繼續(xù)完善兩款重磅產(chǎn)品——人形機(jī)器人Atlas和Spot系列機(jī)器狗。
被收購(gòu)第三年后，新一代Atlas終于正式亮相，但這一次大的改進(jìn)是摒棄了傳統(tǒng)的接線供電，采用激光雷達(dá)和機(jī)器視覺實(shí)現(xiàn)了自主導(dǎo)航、定位和行走。
在此期間，波士頓動(dòng)力推出了早期的Spot四足機(jī)器人。在公司發(fā)布的視頻中，相較BigDog，Spot實(shí)現(xiàn)了低噪運(yùn)行，可以借助兩條肢體在原地跳躍而不摔倒，并且可以靈活上下樓梯。
Spot
之后推出的Spot Mini，重量?jī)H為25公斤，比Spot更加小巧輕便，并在頭部增設(shè)了一幅機(jī)械臂，可以靈活操控物體。
盡管如此，本意強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的Google，在對(duì)波士頓動(dòng)力持續(xù)投入研究資金與科技資源后，發(fā)覺其尖端技術(shù)依然離落地變現(xiàn)有不小距離，在3年之后還是選擇將波士頓動(dòng)力出售。
3、軟銀階段：商業(yè)化進(jìn)程第一步
2017年，軟銀集團(tuán)以不公布價(jià)格的方式，從Google手里拿到了波士頓動(dòng)力控制權(quán)。
盡管沒有透露軟銀為公司提供了多少研發(fā)費(fèi)用，但馬克·雷伯特表示，無論是Google還是軟銀，都為公司提供了充足的資金。
在充足的資金支持下，波士頓動(dòng)力開始著力將研究成果進(jìn)行商業(yè)化。波士頓動(dòng)力CEO馬克·雷伯特曾在外媒論壇上表示，公司的發(fā)展有兩個(gè)策略方向，一是通過長(zhǎng)期的投資，打造出人類夢(mèng)想中的機(jī)器人；同時(shí)致力于打造機(jī)器人商品。
在打造人類夢(mèng)想中的機(jī)器人方面，從2016年至2020年間，站在機(jī)器人研究金字塔尖的Atlas飛速進(jìn)化，外表越來越酷炫。Atlas改用了鋰離子電池組，液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的具有強(qiáng)悍的負(fù)載能力，在保持穩(wěn)定性的同時(shí)，體積也更小。
其技能的迭代肉眼可見，僅僅過去一年，比起在2016年走路還踉踉蹌蹌的樣子，Atlas的動(dòng)作明顯流暢了很多，不僅能在臺(tái)階之間跳躍，甚至還能來個(gè)后空翻。2018年，Atlas學(xué)會(huì)了跑步，能跨越障礙物，一步步躍上寬闊的臺(tái)階。次年，它已經(jīng)能連續(xù)跳躍、翻滾和倒立。
2020年6月，波士頓動(dòng)力邁出了商業(yè)化的重要一步。Spot Mini 以74500美元，折合人民幣約50萬元的價(jià)格發(fā)售。在理想場(chǎng)景中，Spot Mini可應(yīng)用于警署、石油公司、機(jī)場(chǎng)建筑工地、還能充當(dāng)雪橇犬、牧羊犬。
Spot Mini
下半年，波士頓動(dòng)力宣布四足機(jī)器人Spot進(jìn)入加拿大、歐洲市場(chǎng)。波士頓首席執(zhí)行官Robert Playter曾透露，截至2020年9月份，其已經(jīng)出售或者租賃了250個(gè)機(jī)器人，而且銷售速度在增加。
4、現(xiàn)代汽車階段：人機(jī)協(xié)作的可能
但歷史在重復(fù)，同樣在三年后，波士頓動(dòng)力被軟銀出售。2020年底，現(xiàn)代汽車集團(tuán)以9.21億美元價(jià)格接手波士頓動(dòng)力，直到2021年6月才完成收購(gòu)。波士頓動(dòng)力似乎受易主的影響不大，繼續(xù)發(fā)布了Atlas跳舞的視頻。
2022年9月，現(xiàn)代汽車和波士頓動(dòng)力宣布初始投資超過4億美元，啟動(dòng)新的波士頓動(dòng)力人工智能研究所。這意味著波士頓動(dòng)力或再將研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化擺到同等位置。
如今，Spot已經(jīng)正式走入現(xiàn)代汽車工廠，而Atlas也能靠自身傳感器感知環(huán)境，自主行動(dòng)。除跑酷、跳舞，持續(xù)穿越臺(tái)階、跑過斜坡外，還能在工廠場(chǎng)景中協(xié)助工人一同辦公。 業(yè)界同樣猜測(cè)，波士頓動(dòng)力會(huì)與現(xiàn)代汽車的智能出行業(yè)務(wù)結(jié)合起來，創(chuàng)造出類似變形金剛的無人駕駛智能車。
02、波士頓動(dòng)力機(jī)器人厲害在哪？
“我愛機(jī)器人，我的長(zhǎng)期目標(biāo)是機(jī)器人像動(dòng)物和人一樣運(yùn)動(dòng)自如?！?/p>
在雷伯特看來，要達(dá)到硬件、軟件以及運(yùn)動(dòng)行為三者的協(xié)調(diào)，才能達(dá)成其理想的機(jī)器人。簡(jiǎn)而言之就是需具備三項(xiàng)能力：平衡性和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力、運(yùn)動(dòng)控制能力以及移動(dòng)感知能力。
一個(gè)性能優(yōu)越的足式機(jī)器人，能在任意地方、任何地形保持平衡，自由活動(dòng)，并且可以靈活地操控物體，在移動(dòng)的過程中輕松完成各項(xiàng)操作任務(wù)，同時(shí)可以感知空間中物體的穩(wěn)定存在，有效避開障礙。
譬如從A點(diǎn)到B點(diǎn)的移動(dòng)，機(jī)器人首先要對(duì)環(huán)境有一定的感知能力，從而規(guī)劃出一條合理的路線，使用運(yùn)動(dòng)控制算法測(cè)算出合理的“關(guān)節(jié)”力量配比。當(dāng)機(jī)器人開始移動(dòng)時(shí)還需要“關(guān)節(jié)”快速響應(yīng)，準(zhǔn)確完成預(yù)期動(dòng)作。
Atlas第一視角的路線規(guī)劃
當(dāng)遇到障礙物時(shí)，還需要理解并考慮障礙物的屬性、質(zhì)量和需要使用的“力”等。比如遇到一個(gè)塑料袋，不會(huì)將其判斷成一個(gè)實(shí)體。
波士頓動(dòng)力的技術(shù)領(lǐng)域主要涉及液壓驅(qū)動(dòng)和電液混合驅(qū)動(dòng)、步態(tài)規(guī)劃、平衡控制、復(fù)雜地形動(dòng)態(tài)規(guī)劃以及自我回正等運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，這些技術(shù)也保證了機(jī)器人具有較強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力。
液壓驅(qū)動(dòng)的難度在于，使用液壓系統(tǒng)的設(shè)備必須配備緩沖設(shè)備（蓄能器），加之整個(gè)液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的壓縮性， 導(dǎo)致機(jī)器人模型的非線性程度陡然增加，仿真難度極大。
不過，液壓驅(qū)動(dòng)的顯著優(yōu)勢(shì)是其功重比非常大，響應(yīng)速度快、控制精度高且具備極高的負(fù)重能力和爆發(fā)力。在同樣的空間內(nèi)，用液壓元件所做的功是電機(jī)的數(shù)倍甚至是數(shù)十倍。如果說幾個(gè)電驅(qū)的機(jī)器人能拉動(dòng)一輛卡車，那么一個(gè)液壓的機(jī)器人就能拉動(dòng)一架中型飛機(jī)。
此外，僅在步態(tài)規(guī)劃方面，波士頓動(dòng)力就曾申請(qǐng)?jiān)S多專利。包括使用控制器控制閥適時(shí)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)按需高功率或低功率模式切換；通過判斷關(guān)節(jié)承受的載荷類型和大小，以選擇適當(dāng)?shù)囊簤夯螂妱?dòng)驅(qū)動(dòng)器，使得機(jī)器人的功率消耗最低。這一系列的專利，都有助于液壓系統(tǒng)運(yùn)行更加高效、減少功耗。
波士頓動(dòng)力的產(chǎn)品先進(jìn)性，除了依賴頂尖團(tuán)隊(duì)及創(chuàng)始人的熱愛外，美國(guó)的機(jī)器人生態(tài)功不可沒。
從上世紀(jì)六七十年代起，美國(guó)就占據(jù)著全球機(jī)器人技術(shù)的制高點(diǎn)。
世界上最早的工業(yè)機(jī)器人Unimate（尤尼梅特）、第一臺(tái)帶有觸覺傳感器的機(jī)器人、第一個(gè)智能移動(dòng)機(jī)器人——夏克機(jī)器人、全自動(dòng)六軸關(guān)節(jié)機(jī)械臂——斯坦福機(jī)械臂都誕生在美國(guó)。
第一臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人Shakey
在高精技術(shù)的引領(lǐng)下，形成了美國(guó)機(jī)器人的四個(gè)創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新公司聚集區(qū)，分別是硅谷、波士頓、匹茨堡和底特律。
其中，波士頓被稱為“人工智能”誕生地，其所在的馬薩諸塞州自工業(yè)革命起，便是美國(guó)制造業(yè)中心，更聚集了麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、塔夫茨大學(xué)、波士頓大學(xué)等諸多知名院校、以及雷神公司、寶麗來等新興科技制造公司。
在二戰(zhàn)中，憑借MIT的創(chuàng)新力以及區(qū)域制造力，波士頓成為了二戰(zhàn)期間美國(guó)最重要的軍事研發(fā)、制造中心之一，128公路沿途遍布實(shí)驗(yàn)室，被稱為“科研一條街”。
良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)以及人文環(huán)境，在某種程度上成就了波士頓動(dòng)力。一家科技新星的冉冉升起，永遠(yuǎn)無法只靠單打獨(dú)斗，而是要整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的奠基、整條產(chǎn)業(yè)鏈上的協(xié)同。
高工移動(dòng)機(jī)器人在與多位行業(yè)人士的接觸中，他們也都表達(dá)了對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善、升級(jí)的期冀。往往生態(tài)優(yōu)先，才會(huì)有企業(yè)領(lǐng)先。
波士頓動(dòng)力沿襲了美國(guó)精研技術(shù)之風(fēng)，也同樣繼承了其弊端：學(xué)術(shù)與產(chǎn)業(yè)脫離，導(dǎo)致機(jī)器人規(guī)?；涞鼐徛?/p>
美國(guó)技術(shù)領(lǐng)先，在早期卻沒能采取積極的措施推動(dòng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人在市場(chǎng)應(yīng)用中處于劣勢(shì)。
八十年代，隨著日本及西歐國(guó)家在高新技術(shù)領(lǐng)域的崛起，美國(guó)與日本在以汽車為首的制造業(yè)短兵相接，最終日本更勝一籌，于1980年躍居世界最大汽車生產(chǎn)國(guó)寶座。這一年，也被業(yè)界稱為“機(jī)器人元年”。
為扭轉(zhuǎn)劣勢(shì)，聯(lián)邦政府抓住機(jī)遇出臺(tái)了一系列政策法規(guī)，推動(dòng)政府與大學(xué)的機(jī)器人研究成果向產(chǎn)業(yè)界轉(zhuǎn)移，例如著名的《拜杜法案》，為期十年的“戰(zhàn)略計(jì)算倡議”等系列法規(guī)。
這些政策成效顯著。1986年美國(guó)機(jī)器人產(chǎn)量為1984年的17倍，1990年達(dá)1986年的10倍。
但隨著全球化進(jìn)程加速，中國(guó)、歐盟、日本、韓國(guó)等機(jī)器人技術(shù)崛起，美國(guó)的機(jī)器人地位也持續(xù)受到?jīng)_擊挑戰(zhàn)。
作為一個(gè)典型的學(xué)院派創(chuàng)業(yè)公司，波士頓動(dòng)力也重技術(shù)發(fā)展而輕視了商業(yè)化落地，創(chuàng)始人雷伯特對(duì)研發(fā)機(jī)器人的追求勝于對(duì)盈利的渴望。他曾表示，“沒有經(jīng)歷至少25年潛心研究的機(jī)器人產(chǎn)品，不足以商業(yè)化?！?/p>
因此，直到2020年，波士頓動(dòng)力的商業(yè)化進(jìn)程才正式起步。而商業(yè)化進(jìn)程姍姍來遲是一方面，作為機(jī)器人技術(shù)的頂尖公司，波士頓動(dòng)力的落地困境還有更深層次的原因。
03、人形機(jī)器人困境
弗若斯特沙利文預(yù)測(cè)，到2026年，全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到80億美元；高盛預(yù)計(jì)，到2035年，在藍(lán)海市場(chǎng)情景下，人形機(jī)器人市場(chǎng)能夠達(dá)到1540億美元的規(guī)模。
與未來廣闊市場(chǎng)前景割裂的是，當(dāng)前人形機(jī)器人公司的生存現(xiàn)狀頗有些慘淡。
波士頓動(dòng)力三次收購(gòu)，身價(jià)從2013年被谷歌收購(gòu)時(shí)的30億美元，縮水至現(xiàn)在的9.21億美元。去年4月份，著名的本田阿西莫（ASIMO）機(jī)器人便正式宣布退役，結(jié)束了22年的職業(yè)生涯 。
如何找場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模落地？這是擺在所有移動(dòng)機(jī)器人企業(yè)面前的難題。
首先是價(jià)格。波士頓動(dòng)力正式開售的Spot Mini，售價(jià)為52萬人民幣左右，據(jù)稱Atlas，售價(jià)則是200萬美元。
價(jià)格居高不下，主要來自零部件成本。據(jù)報(bào)道，人形機(jī)器人整體的自由度/關(guān)節(jié)數(shù)量通常為20個(gè)至50個(gè)，一個(gè)自由度對(duì)應(yīng)一臺(tái)伺服電機(jī)，國(guó)外電機(jī)價(jià)格通常為5000至6000元，甚至上萬元，國(guó)產(chǎn)電機(jī)價(jià)格也在2000元以上。因此一臺(tái)人形機(jī)器人售價(jià)百萬美元并不鮮見。
如此高昂的價(jià)格，注定無法在C端大面積鋪開，因此波士頓動(dòng)力主要的客戶群還是集中在B端。但B端用戶對(duì)于成本與價(jià)格的考量往往比C端用戶更加理性且嚴(yán)格。
波士頓動(dòng)力機(jī)器人功能多樣，配置先進(jìn)，堪稱當(dāng)下機(jī)器人技術(shù)的“頂配”。但對(duì)于建筑或能源開采行業(yè)的用戶而言，他們所需要用到的只是其中的一個(gè)或幾個(gè)功能，性價(jià)比并不高，并且還有更廉價(jià)的替代方案。
具體到落地方面，更為尷尬的是，人形機(jī)器人的續(xù)航相當(dāng)差。人形機(jī)器人能耗較大，波士頓動(dòng)力的Atlas和Spot Mini，續(xù)航時(shí)約為90分鐘，而大部分雙足的人形機(jī)器人連續(xù)工作時(shí)間都在2小時(shí)以內(nèi)。這樣的續(xù)航時(shí)間，顯然不能支持機(jī)器人真正深入工業(yè)場(chǎng)景工作。
因此，盡管Spot已相對(duì)廉價(jià)，但據(jù)媒體報(bào)道，在出售半年后，Spot也僅被賣出了大約400臺(tái)。而當(dāng)機(jī)器人久久無法實(shí)現(xiàn)其商業(yè)價(jià)值，波士頓動(dòng)力也只能迎來一次次被收購(gòu)。
為促進(jìn)人形機(jī)器人落地，近年來，聲名鵲起的特斯拉“擎天柱”、小米“鐵大”面向的都是C端個(gè)人消費(fèi)者。“擎天柱”試圖將人形機(jī)器人的售價(jià)打到2萬美元以下，主要的措施就是以電驅(qū)替代液驅(qū)，實(shí)現(xiàn)人形機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、低成本和可量產(chǎn)。
不過電驅(qū)比起液驅(qū)，性能還有一定差距。有行業(yè)人士認(rèn)為，只有將電驅(qū)提升至Atlas水平，并且機(jī)器人續(xù)航時(shí)間應(yīng)達(dá)到3至10個(gè)小時(shí)。人形機(jī)器人商用才有望迎來爆發(fā)式成長(zhǎng)。
只是市場(chǎng)注定會(huì)落后技術(shù)，而走在最前列的波士頓動(dòng)力尤甚。放大來說，這是整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)的困境。
我國(guó)移動(dòng)機(jī)器人盡管發(fā)展多年，市場(chǎng)廣闊，但大部分公司仍未實(shí)現(xiàn)盈利。不少專業(yè)人士的共同感受是，移動(dòng)機(jī)器人盡管性能穩(wěn)定，功能多樣，但放眼整個(gè)市場(chǎng)，還未找到它們合適的立足之地，距離市場(chǎng)放量還有一定差距。
盡管如此，波士頓動(dòng)力無可替代的核心優(yōu)勢(shì)仍是尖端技術(shù)，如今“機(jī)代人”趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，機(jī)器人市場(chǎng)的爆發(fā)可見曙光。而唯有堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，才能在未來的市場(chǎng)里掌控先機(jī)。
“在過去的40年里，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們還有很長(zhǎng)的路要走?！瘪R克·雷伯特說道。
商業(yè)變現(xiàn)的危機(jī)仍在持續(xù)。但未來，波士頓動(dòng)力仍致力讓機(jī)器人更智能、敏捷靈巧，更易用，也更像人。