專訪樂聚機器人冷曉琨：步態是人形機器人的核心

人形機器人不做步態控制的，都是在耍流氓！

樂聚機器人（以下簡稱「樂聚」）創始人兼CTO冷曉琨在接受雷鋒網採訪時玩笑地表示。

最近幾年，人形機器人逐漸進入了大眾視野，各種聊天、跳舞機器人層出不窮，但冷曉琨堅信這些功能並非剛需，步態才是人形機器人的核心。

步態是機器人行走的基礎。相信大家對去年一炮走紅的波士頓動力Atlas還有印象，憑藉超強的平衡感、穩健的步伐，Atlas刷新了大家對機器人的認知，Atlas之所以能夠和人類一樣行走，最核心的因素就是其實現了極佳的步態控制。

國內外做人形機器人的公司數不勝數，但能做出步態人形機器人的就寥寥可數了，國外的波士頓動力Atlas和本田Asimo已經是步態機器人行業的標杆，與此同時，國內的創業團隊也逐漸在這一領域做出了突破，樂聚就是其中之一。

樂聚是由哈爾濱工業大學的博士團隊發起的人形機器人的創業公司，成立於2015年10月份，公司成立之初曾獲得了松禾資本1000萬天使投資，2016年底，這家公司獲得了深創投集團數千萬pre-A輪投資。

和其它人形機器人創業公司不同的是，樂聚旗下的機器人都是以步態控制為基礎而研發的。

我們做人形機器人的立足點就是步態。

冷曉琨告訴雷鋒網，目前樂聚已經推出了3款產品，分別是Aelos機器人、Aelos教育機器人和Talos機器人。

Aelos機器人是一款具有人形結構和智能交互能力的小型機器人，定位於家庭陪護，運動能力十分突出；

Aelos教育機器人是針對中小學中推行的STEAM教育推出的產品，主要幫助培育學生的工程思維和動手能力；

Talos機器人是一款具有人類結構和強大運動能力的大型人形機器人，定位於服務機器人載體，是公司未來的重點布局方向。

成立不到兩年，就一躍成為人形機器人的佼佼者，並且實現了絕大多數機器人公司無法實現的步態控制，樂聚是如何實現的呢？帶著這樣的疑問，雷鋒網採訪了冷曉琨。

冷曉琨：我們公司成立於2015年，現在有60人的規模，其中博士學歷3名，碩士學歷12名，本科學歷32人，是一支高學歷的創業團隊。另外，我們也是一直非常年輕的團隊，平均年齡只有24歲。

當然，我們也不會閉門造車，公司已經和中國人工智慧學會、哈爾濱工業大學等學術機構建立起良好的合作關係。

冷曉琨：事實上，人形機器人的骨架都大同小異，我們的骨架就和韓國Minirobot有點類似。

這是因為人形機器人普遍都是16自由度，16自由度的分配方案只有一種，至少市面上還只有一種，腿上5個，胳膊上3個，每個關節轉動的維度是固定的。

在這樣的結構下，人形機器人的形態幾乎都沒有太大差異。

冷曉琨：目前，業內很多人形機器人還不能實現快走，而機器人步態做到快走之後，就會受到重心的穩定性、機身的質量分布、加速度等一系列的影響，這對模型和演算法提出了很高的要求。

冷曉琨：人形機器人區別於其他機器人的最大特點在於雙足結構。機器人的雙足結構能夠極大的拓展它的應用內容。現在的人形機器人普遍存在的問題是只能唱歌跳舞，動作簡單。這樣的產品在用戶手中能夠實現的內容太少，用戶粘度會較弱。步態是人形機器人實現靈活運動的基礎。如果要添加更多吸引用戶的內容，例如足球，就必須要保證機器人在快速運動時保持穩定，這時候步態的重要性就體現出來了。

雷鋒網：你們是如何做的？

冷曉琨：Aelos帶有快走模式，相比於市場上其他小型仿人機器人，Aelos行走速度要快上不少。而提高行走速度和穩定性，當然不止「快點在地上摩擦、蹭的快」這麼簡單！

雙足步態的實現方式有很多種，從簡單的靜態步態到考慮動力學模型的動態步態，到更精準的基於力控制和最優化控制等高級控制方法的需要複雜計算的步態。「快點在地上摩擦、蹭的快」出現在靜態步態中，這種情況下，我們不考慮機器人行走時具有的瞬時速度，認為機器人速度較低接近零，此時只需要保證機器人重心位於支撐腳腳掌在地面的投影面就行了。這種情況下來調試步態效果，方法就是「調快一些速度，降低一些抬腳高度，挑幾台走的好的演示」。

動態步態規划出來之後，雙足機器人的行走速度、穩定性等指標，就有了質的變化。對身高接近人類的機器人，行走速度幾乎能趕上人類的正常行走速度。

AELOS和TALOS能穩定快走的原因，就是我們在步態規劃的時候，考慮了機器人行走時的各種動力學參數，讓其稍微有了一點」健步如飛」的感覺。

「明知前有坑，偏往坑上踩」，雖然可能是深坑，我們還是堅定地跳進去，這是一個人形機器人公司的技術根本。小型雙足機器人的擬人化步態，我們正在研發，下半年會有一款比較驚艷的產品。

冷曉琨：我們的舵機是自己研發的，電機則按照大扭矩、低功耗、高效率的要求定製，是在特性曲線上滿足設計要求的定製。此外，減速箱中齒輪都是經過計算和大量實驗才確定的，也是按照設計要求進行定製的。

舵機控制演算法是核心，我們自己的，如果使用市面普通舵機控制，我們的步態也很難實現；舵機外殼，也是自己開模的，最終由工廠進行組裝。

對於一個做產品的公司，採購部分配件是件很平常的事情，一個舵機有各種組成，我們只需要把握住核心的就好，貪多嚼不爛，這是一個最基本的常識。

冷曉琨：好多人容易把PWM舵機和模擬舵機的混在一起，其實是不一樣的。ALEOS採用的PWM舵機和數字舵機具有一樣的微處理器，是可以同時實現PWM和數字功能的硬體平台，區別只體現在介面方式的選擇上。

第一代產品選擇PWM舵機是為了便於調整步態演算法。PWM介面方式簡單易用，具有自己獨有的優勢，用主控板可以輕易的調整步態控制演算法，因為輸出的是脈寬，可以直接實現舵機緩啟動參數調整，複雜的速度和位置控制，而且直接多個舵機並行控制。

數字舵機通訊基於通訊協議，而數字通訊是具有速度和數據量瓶頸的。要實現複雜的步態演算法，在數據量瓶頸下，簡單的數字舵機效果並不優於PWM舵機。對於數字舵機，我們定義不僅是要介面數字化，而且要智能化，只有將一部分控制功能放在舵機中，從而減少控制通訊數據量後仍然能夠實現複雜的步態控制，實現舵機的智能化，這才是數字舵機優勢所在。

選擇哪種舵機並不是看名字多高大上，而應該是基於最終產品效果以及用戶的體驗。

冷曉琨：我們的工廠全部在浙江，有指定的外殼、板件和主板廠，也有自己的組裝廠，這些工廠都是十幾年加工生產經驗的，現在月產量能達到3000台，品質也有所保障。

冷曉琨：人形機器人行業還處於摸索階段，我們先做是希望佔據市場高點。

樂聚現在的一大優勢就是走得快，我們現在思考的是怎麼利用這一優勢來和市場結合，例如踢足球、格鬥等競技應用都是人形機器人的落地點。

從目前來看，有兩條清晰的商業化線：娛樂和教育市場，光機器人教育市場，每年市場容量就有1000億的市場規模。