中国仿生机器人：在模仿中追赶、创新和超越

仿生机器人指模仿生物或者具有部分生物特性的一类机器人。最近，特斯拉首席执行官马斯克在一篇在线发表的论文中分享了该公司即将推出的人形机器人Optimus的最新细节，并称其将实现量产，价格会比汽车更便宜。相关言论引起全球广泛热议。

当前，仿生机器人技术成熟度如何？是否足以支撑应用？其未来应用场景是否明确？制造成本如何降低？中国仿生机器人研究现状如何？在近日举行的以“共享”为主题的2022世界机器人大会领航峰会上，这些话题引起热议。

仿生机器人，能干点啥？

当前，公众所目睹的各类仿生机器人，似乎尚停留在简单的人机交互阶段，即刻能够应用到家庭中似乎仍然是个愿景。

“看到这个表象，我们都在猜他（马斯克）的底层逻辑。”清华大学自动化系教授赵明国表示，从科学研究到走向商业应用不是一蹴而就的，而是需要通盘考虑，如底层原理、动力和智能的完善，原型样机的完备性，以及商品应用的场景等问题。回答这些问题要花费大量的时间、金钱和精力。如果突破了，将会大幅助推机器人商业发展。

对于马斯克提到的机器人售价大约为3万美金（约20万元人民币），杭州宇树科技创始人兼CEO王兴兴认为，尽管长远看大规模人形机器人落地应用后价格可以更低廉，但早期产品达到这一价格仍然比较困难，因为产业链处于初期会提高成本。

王兴兴认为，目前马斯克所谓的人形机器人落地应用或非核心目的，其核心点可能是部署人工智能（AI）系统。“传统的一些AI产品大都是通过虚拟环境或人工采集数据训练机器人，马斯克一直在通过特斯拉电动汽车实时采集数据，进行实时训练，最终反哺到智能驾驶。”他说，“与此类似，对人形机器人实时训练，最终能获得更好的智能效果。”

不只是特斯拉人形机器人，随着全球技术进步，多位专家在会上对仿生机器人落地都抱有乐观态度。

实际上，在本届世界机器人大会展览现场，就可以看到能分拣水果、做咖啡拉花、给人做手术、模仿人类一颦一笑并与人交流的形形色色的仿人机器人，此外还有能滑雪、背负重物、钻山挖隧道、给大楼灭火的各类四足机器人。

回顾十几年前开始研发机器人时的初衷，中兵智能创新院仿生机器人研究中心主任江磊谈到了作家冯骥才笔下被挑担压弯腰的挑山工。他表示自己的希望是用机器解放在艰难险重环境中工作的人。“用科学技术改变我们未来的生活方式，这是我的初心，相信有一天肯定会实现的。”他说。

14年间，江磊和团队研制的著名仿生机器人就有350公斤的世界最大电驱动“机器牦牛”，它能负重160公斤，在不利于车辆行驶的高原、山地、戈壁运送物资；还有在北京冬奥会上亮相的Panda5四足机器人，可代替人类完成诸如复杂地形运输、特殊环境科考、抢险救灾、消防救助等任务。

国内现状 紧追前沿

“21世纪以来，中国在仿生机器人领域一直处于‘紧随第一梯队’的位置。”赵明国说，中国起步虽然比国外晚，但研究热度和进步幅度比欧美国家更强、更快。

赵明国表示，上世纪90年代，国内开始做第一代仿生机器人。目前，清华大学、北京理工大学、浙江大学等团队在这一方面都取得不错的成绩，整体上处于紧跟国际第一梯队的位置。“科研投入量的增加和大商业环境的推动，未来两三年将产生新的突破。”他期待。

“经过近50年的发展，目前全球人形仿生机器人已经形成三种典型方案。”北京理工大学机电学院教授陈学超说，三者各有优缺点，中国科学家在借鉴和学习中也做出了一些创新。

陈学超团队从2000年开始研究仿生机器人，至今已研发出7代“汇童”系列仿生机器人。第一代“汇童”是我国第一台无外界电缆独立行走的仿生机器人，近期研发的第七代“汇童”则在跳跃、跳高、跳远等高动态运动中取得很大突破。

江磊表示，中国在仿生四足机器人领域的研究状态类似于人形机器人。“总体来说，我们只比波士顿动力公司落后半步，跟美国、俄罗斯、欧洲其他学者在一个水平线上。我们有很好的团队，国家从科技前沿到产业布局都处于良性循环，通过努力，在‘十四五’期间或能进入全球最领先的行列。”江磊说。

他指出，其中的一个关键是，推进基础创新，不能只跟着别人跑，要有自己的思考和突破。

在模仿中超越

“实际上，过去十几年，国内很少把仿生作为一个对象来研究。缺少了这一点，机器人就变成了一个个冰冷的机器。”江磊坦言。

“假设我们要做更敏捷的仿生机器人，是不是要研究猎豹怎么去奔跑？运动员怎么跑得快？”江磊说，“中国武侠文学中有一句话是‘天下武功唯快不破’，这个‘快’字体现的就是从所有认知感知到物理终端表现的输出。通过这个系统做出控制机器人的动力学方程，才能实现中国真正的原创。”

为此，他建议机器人研究回到“仿生”这一大命题下，回到自然界找灵感，让做出来的机器人更有生命、更有活力。

同时，多位专家指出，仿生机器人研究需更加关注智能进阶。

陈学超表示，最近几年，人工智能机器人（尤其是四足机器人）在步态学习、环境适应等运动控制方面取得了很大进展，这也是未来的发展方向。

赵明国也认为，当前大多数四足、双足机器人研究主要聚焦在运动控制方面，在人工智能的背景下，计算力也要跟上，同时要融合感知和环境交互信息，作为机器人行为动作的决策指南。以他和团队主要研究的双足机器人为例，赵明国表示，随着足式机器人越来越复杂，关节越来越多，带来的主要问题是计算跟不上。如果有更好的计算载体，就可以引进更好的方法，让机器人具有更好的智能。

王兴兴表示，在机器人产业化迭代方面，降低成本的同时提高整机的可靠性、运动性能也是关键。目前，该公司希望在内部打通上下游产业链，尽可能降低成本。

江磊对此也有同感。他设想，在打通产业链的情况下，开发一个机器人“就像搭积木、攒电脑似的”，在中关村跑一圈就能攒一台，或者从网上就能订到想要的部件，那时我国的机器人水平肯定是全球最领先的。

“所以，当前国内机器人研发的难题在于打通产业链上下游。整个行业全国一盘棋，营造一个好的环境，突破核心部件的开放共享。”他说。