无人机加了条腿，跳出了一个新硬件品类

会飞的无人机，我们见过。

会跳舞的人形机器人，我们也见过。

但你见过，行走方式纯粹靠跳的机器人吗？

近期, 极客公园知晓, 眺月科技正着手打造一款硬件, 其模样好似无人机增添了一条腿。为使世界认知跳跃机, 他们将于年底推出首款遥控产品, 目标受众针对穿越机发烧友以及科技潮玩爱好者。

不管是机器狗, 还是人形机器人, 即便腿脚极为灵活, 一般均迈不过比自身还要高的坎。然而这台机器有所不同, 其原型机能跳到 2 米高, 此高度是自身高度的好几倍, 人形、四足机器人无法跨越的障碍, 它能一跃而过, 实在跨不过的沟壑, 它甚至可以直接飞过去, 提着它直接去野外玩耍亦没问题。

有一款硬件, 它被界定于一个全新品类, 他们为其赋予了一个独属于自身的名称, 这个名称是跳跃机, 且拥有英文表述。

在其之前, 已然存在能够连续跳跃的机器人, 2016年伯克利所制造的Salto便是例证, 不过其结构繁杂, 无法实现量产。

拥有眺月科技CEO这一身份的王方正, 是一个出生于1999年的年轻人, 他在香港城市大学进行著博士阶段的学习。

在读博士时期, 与自己同处一个实验室的师兄处理了这样一个问题: 将一台具备会跳动功能的机器进行抽象化处理, 使其成为 一根弹簧, 这根弹簧围绕着支点进行旋转动作, 并且出现压缩及伸展的状况, 而这恰恰正是人以及动物在奔跑过程中的落地时刻、蹬地时刻、随后再次腾空的那一个瞬间。基于此, 结构能够被简化到仅仅剩下一根弹簧腿, 另外增添一个能够产生推力的四旋翼。全地形以及长续航这两个核心优势随之就出现了。

论文发表之际, 王方正作出判断, 此种情形或许是一个机器人新品类的契机, “并且等我博士毕业之时, 这个契机未必依旧存在了”——在尚未博士毕业之际, 他便邀约师兄以及导师, 将公司创办起来了。

眺月科技完成了数百万元的种子轮融资, 第一代产品定于年末发布, 先开展海外众筹, 卖给穿越机发烧友以及科技潮玩爱好者。

其仿佛是这一代硬件路径的某种缩影, 具身技术源于顶刊论文, 然而首发所走的却是消费硬件之路, 具体呈现为, 先寻觅到一千个“死忠粉”, 而后再去谈论其他方面。并且, 越来越多的具身技术正抢先一步外溢至消费电子领域, 当场景等不及的时候, 先行让技术拥有受众可玩, 有人为之买单。

等运动控制、传感器以及自主能力持续成熟, 眺月科技依旧想要去验证, 而消费端并非是终点, 跳跃能不能够成为在足式、无人机之后, 另外一条可行的具身智能路径。

以下是极客公园跟眺月科技CEO王方正的对话, 经过编辑整理。

01

别人教机器人走路，

他把机器人抽象成一根弹簧

问：奠定眺月科技基础的那篇论文，最关键的突破是什么？

答: 最大的创新之处在于, 我们将跳跃机的运动以非常独特的方式进行了抽象处理, 把它抽象成为了一根弹簧, 而且还达成了连续的、可以控制的跳跃效果。这是在此之前, 根本完全不存在的一种思路。

如今的足式机器人有着不一样的思路, 将机器人塑造得类似人, 类似狗, 接着在仿真中进行大量的学习, 进行大量的练习, 从而把动作操练出来。

问题在于, 它不存在一套能够推算自身怎样去动、如何进行控制的公式, 完全依赖仿真。通常情况下环境没有问题, 然而一旦转换到复杂环境之中, 比如说海边的礁石那里, 就无法保持稳定了, 这是由于现实相较于仿真要复杂许多的缘故。

我们所捕捉的, 是那种奔跑的实质, 它呈现为落地之后又弹起, 持续不断地跳跃, 就在那一个瞬间, 恰似有一根弹簧围绕着一个点进行转动, 而我们将其称作弹簧倒立摆。

这篇论文实际上并非仅仅只是一个模型 , 它在不仅把运动抽象成弹簧之下 , 还包含着一整套关于怎样感知姿态呀 , 以及怎样实现控制的算法呢 , 毕竟这可是个从头开始直至完成的事物呀 , 是从0朝着1发展而来的东西呀。

为这个特性而制作出的机器人, 其结构极为简易, 仅仅是一根弹簧再加上一个能够产生推力的四旋翼。鉴于它仅是一根弹簧，不论环境何等复杂, 无论是弹跳何种方式、怎样去维持平衡、如何进行加减速, 我们统统都能够运用公式计算得出。这便是全地形。

问：抽象成弹簧，凭什么就能全地形？换个地面它不用重新学吗？

答：不用。

跳跃机同地面相接触之际, 仅有一个点进行接触 , 并非一个较大的面去接触, 这般的点接触致使跳跃机不管于哪种地形之上着陆, 它的动力学特性全都稳稳保持一致, 而且是能够预测的。

只有机器人不出现打滑情况, 它在任意形态的, 或是凹凸不平, 又或是倾斜的那种表面之上进行跳跃时的动力学表现才会相同一致, 较软硬度的地面对其施加的作用力是较小的, 而具备较硬特征的地面施加的力, 却是较大的, 只要我们获取到了力的反馈结果, 便能够运用同一套控制相关逻辑, 促使机器人在多种不一样的地形状况下实现稳定且可靠的跳跃行为。

问：跳跃机跳的时候，究竟发生了什么？

答: 它沿着自由落体所形成的抛物线路径下落, 其具有弹性的腿将重力势能转化为弹性势能, 随后又将弹性势能进一步转化为动能, 借助此过程使自身被动地弹起来。

此过程必然存在能量损耗, 于是在上升之际我们会稍稍开启一下旋翼来补充能量。不论跳跃二十厘米还是两米, 其运动方式与控制算法均是相同的。

现阶段的原型机, 其最高跳跃高度可达两米, 两米并非是它的极限高度, 只是第一代原型机, 是基于安全方面以及控制精度的状况做出来的限制。

出现了这样一台样机: 能够连续跳到三米一点六路高, 它在腿部增添了电机, 于空中将腿收起来蓄力, 落地之际所弹起的高度更高 , 它就是我们现有的样机。

提出这样一个问题要是没有切换成无人机状态, 仅仅依靠跳跃往前飞行, 那么它每迈出一步能够跳出多远的距离呢?

回应是: 单步的距离是由跳跃所达到的高度来决定的。那原型机所能达到的最高跳跃高度为 2 米, 要是以 45°角进行弹起的情形下, 单步所能跳跃到的最远距离是 3 米。

通常状况下频繁地以小步伐匀速行进, 平均的每一步大概是0.7米上下, 速率跟普通人跑步时的速度相差无几~

问: 在你们以前, 被人们一致公认为跳得最为出色的是位于加州伯克利的那台名为Salto的机器人, 那它跟你们之间存在着怎样的区别?

答: 它是在2016年出现的, 它具备能够连续跳的能力, 它属于很好的科研成果。然而它的结构相对比较复杂, 它并非是能够实现量产的物品, 我认为这是致使它没能实现商业化的原因当中的一个。

对于跳跃机器人而言, 其本质上存在着需要解决的两个问题, 一个问题是, 落地之时所损失的能量该如何进行补充, 另一个问题是, 在空中的时候要怎样去调整姿态从而维持稳定。

Salto采用两套机构各自解决问题, 而我们的巧妙之处在于, 借助四旋翼同时处理了这两个问题。

并且旋翼对于我们来说实际上并非是不可替换的, 我们的关键所在是这样一套将机器人如同弹簧一般进行解算的演算法, 在空中运用何种方式来调整姿态是能够替换的, 比如惯性轮, 再比如离子推进器, 都是可行的。

像在月球这种地方, 这儿不存在空气, 旋翼没办法使用呢, 咱们把旋翼替换成不依靠空气的方案, 这套算法依旧能够让它稳稳地跳, 实际上咱们已然能够达成了。

以无人机添加一条腿的情况而言, 其呈现出的这种形态, 并非是难以构想出来的, 那么实际将其制作出来的时候, 难点究竟是在哪些方面呢?

答: 被卡在姿态方面。无人机借助其内部的IMU（惯性传感器）, 依靠感知重力去判断姿态。然而, 当它处于完全自由落体状态时, 会处于失重情形, 无法感知重力, 进而也就不清楚自身是何种姿态。

这个办法是, 借助它落地瞬间的速度以及姿态情况, 去反向推导空中的那条抛物线；那条抛物线会受到重力的影响, 所以我们依旧能够知晓重力的方向, 进而计算出当前姿态与理想姿态之间的差距, 接着利用旋翼进行调整；此方法同时还能够帮助我们估算出速度以及位置。

这致使单单凭借一个 IMU, 我们的跳跃机居然能够达成稳定的跳跃操控。这可是传统无人机无法达成的: 无人机要实现悬停、定位, 必定有赖于视觉、GPS、或者其他定位机制。

02

机器人不需要长得像人

问：人形机器人现在也能做到一定程度的跳跃和避障，区别在哪？

现在有两种机器人, 人形机器人和四足机器人。这俩机器人, 有时候也是要攀爬一下这样的动作, 接着去跨越那些障碍物的。不过, 哪怕说是能这样做, 大多情况下面, 这都会受到机器人体型的一丢丢的限制。像啥, 比如说这个四足机器人, 或者是那个人形机器人, 一般来说, 是没有办法去攀爬那种远远超过它自己身高的障碍物的。但是, 我们这个机器人就不一样, 它能够轻轻松松地把跳跃的高度增高到两米, 要不然呢甚至能更高的。都好几倍于它自己的身高。所以, 就能够轻轻松松地越过那些人形机器人跟四足机器人根本没办法克服的障碍物。

遇到沟壑或者无法跨越的障碍时，跳跃机也可以飞过障碍物。

问：那要真让它去跑个马拉松、越野赛，它能连续跑下来吗？

答: 长距离方面是可行的。我们于校园之中开展过相关长距离疾速行动, 跳跃机行驶的速度以及行进的移动距离能够超出当下市面上绝大多数的足模式样的机器人。

其实最大的限制便是电池续航, 发热、脚垫磨损、控制稳定性以及结构疲劳这些, 均可借助工程手段予以优化, 电池我们进行了快拆设计, 理论上来说, 只要能更换电池便能够持续运行, 如同机器人马拉松上的那般。

我们进行过时长较长的测试, 有一台样机, 它自身重量是220克, 搭载着重量为1.5千克的电池, 其能够持续跳跃, 超过1.5个小时。

把它跟无人机相比较, 跳跃模式的续航时长, 大概是飞行模式的4倍。它的载重性能更好, 能够携带更大容量的电池。当放弃飞行能力之后, 跳跃机的续航所需时间, 可以达到同尺寸无人机的10倍还要多。

问: 众人对于人形何以这般痴迷, 很大程度上是鉴于人形具备大双臂、有能够干活的根基所导致的。你们这个形态, 在未来有没有干活的能力呀?

答, 可以。确切来讲, 不管是轮式形态、足式形态, 还是我们这般跳跃的形式, 所比拼的均属于下半身部分, 也就是如何实施相应移动之举。

上半身, 你随便搭什么物件都没问题, 哪怕是搭机械手, 我同样可以做到。接着, 我和你一道负责前往任何一个地方, 要先是跳过去, 再是停下来, 最后在那个场所开展作业。

所以，何必非要把一个机器人做得像人呢？

问：你们的优势是全地形和长续航，这对应着哪些未来场景？

答: 我提出若干个场景, 分别是灾后救援, 复杂地形巡检 , 外星球的探索, 这些是我们经过反复论证的, 确实存在优势的。

救援要求具备贴地运动的能力, 并且还要能够保持持续作业, 无人机飞行十分钟、二十分钟，过去拍一张照片就要返回；我们给其加上腿之后, 续航能力能增大一个数量级。

有一些巡检场景, 其实际复杂程度超过生活环境, 存在挡板, 还有高低错落分布的设备。机械狗在这种场景下的情况是, 要么无法通过, 要么无法够到桌上的物品, 对于这种情况而言, 需要一种东西, 它能在更高的维度进行移动, 而且不会被卡住。

说到外太空的星球, 火星之上有座最高的山, 此山的高度超过了地球的, 以往没有办法对外星这些地方展开探索, 而这样有着低重力特点的高低不平环境正式我们特别所擅长的跳跃机能够发挥功用的状况了句号。

问：现在的版本能自主移动吗？

答：当前主要仍是通过遥控来进行操作, 自主移动乃是后续的发展方向, 要融合更多样的传感器, 一步步达成AI控制。

这项事宜, 吾等并不为此忧心, 唯有将 “小脑” 妥善运作, 达成完备状态, 之后所要做的, 便是把 “大脑” 附加, 并添加上 “眼睛”。

把大脑加进去之后, 它得先能瞧见障碍物, 接着要应对突发状况, 像是有人猛地过来靠近这种情况；另外呢, 还要判定前面那片地可不可以踩上去, 可不可以跳上去, 并且自己去规划从这个位置抵达那个位置的路线。

做个假设, 当无人机最初出现的时候, 进行穿越飞行依赖于一位极为出色的飞手, 随后, 人们使得无人机能够自行飞行至仿佛是由高手操控的状态, 对于我们而言, 也会朝着这样的方向前行。

问：那个「完全智能化」的终点，你想象成什么样子？

答: 极有可能是一种近似于「户外搭子」的事物。我们最为突出的优势在于地形适应能力, 它能够抵达任何人能够抵达之处, 极为适合担当一个陪伴在身旁的机器人助手。

其本质而言, 我们乃是一家在技术方面占据领先位置的科技公司。沿着面向消费者的方向不断迈进, 也将于此过程当中探寻面向企业的机遇。

03

先找到一千个「死忠粉」

问：接下来怎么思考产品的第一代？

答: 我们持有这样的看法, 即要将如此这般一种新形态的事物迭代创造出来, 我们理应从那些发烧友以及极客出发去入手。

我们会先行制造一个称之为最小可行性产品的遥控跳跃机, 其目的在于使世界知晓跳跃机, 进而汇聚一群最为核心的用户, 以促使人们去目睹它, 去构想未来它能够达成什么样的事情。与此同时, 我们的团队也会积累下量产方面的经验。

问：第一代具体是个什么东西，卖给谁，多少钱？

它约摸四十厘米的高度, 重量大概三百克, 在外形上, 相较于我手中握持的台碳纤维原型机显得更为帅气。

之所以是这个尺寸, 并非技术上无法做出别的尺寸, 任何尺寸的四旋翼再加弹性腿, 都能够用我们这套方法加以控制。它是40厘米, 完全纯粹是由于当下市面上能够买到的无人机标准配件就是这个大小, 电池等这些都是现成的。在工程方面, 这就是个最小可行产品, 无需为了尺寸额外耗费力气。

第一代或许会率先前往海外进行众筹, 目标用户, 我把他们称作是那种带有「like new」性质的人, 一类, 属于穿越机发烧友, 热衷于这种新颖的遥控体验感受, 另一类, 是科技潮玩喜好者以及 KOL, 这家伙颇具吸引力, 基于这吸引人这点状况, 也就是所说的“另一类是”的情况, 他们能够拿去进行二次传播。

问：第二代、第三代怎么规划？

首先, 第一代把身体打磨好, 接着, 第二代打造出可二次开发版本, 此版本面向高校实验室, 面向更专业的极客, 面向潜在的toB客户, 进而使更多开发者能够进来并实现技术共创。

众多人瞧见它会萌生出诸多念头：能够增添何种传感器、可不可以运用 AI 实施控制, 他们能够自行于其上开展操作。如此便会构建起一个社区生态, 众人分享改造方案, 助力我们探寻出潜在场景, 还能缩减我们自身的研发时长啦。

技术层面, 我们始终不断持续向前推进, 融合更多种不同类型的传感器, 循序渐进逐步达成实现自主移动, 与此同时, 在形态方面, 也将会浮现出现全新的突破, 能够适应具备更众多多样的地形。

此后, 才能够提及一个全然智能化的版本, 大致能够想象成为是一个「户外搭子」。

问：目前的融资情况如何？

回应表明, 眺月科技已然做完那数百万元的种子轮融资事项, 此轮融资是由英诺基金单独进行的投资行为, 当下正开展新一轮的融资活动, 并且筹备在年末之时发布相关产品来。

跳跃机核心原理的有关论文已发布, 所有人均可依照进行制作, 你们尚存的壁垒还有多少呢?

答: 首先存在的是先发优势, 一项技术从我们达成实现状态到将论文发布出去, 其间会间隔一至两年时间, 在这个过程中我们还积攒了诸多未曾公开的核心技术, 我们一直处于最前列的位置, 科研工作从来都没有停止下来进行过, 在融资投入方面大概有四成会持续用于开展更多的研发工作。

另外, 我们正开展全方位专利布局, 即便大厂日后欲做同样之事, 也绝难实现百分百复刻。除论文记载内容外, 我们历经上万回实验, 积淀的经验他人无法学得。

同时，未来我们还会有品牌壁垒、生态壁垒和数据壁垒。

问：听说你们的抖音很热闹？

答: 存在着两拨人, 他们始终处于争吵的状态。那么其中一拨人提出这样的疑问: 这物品究竟具备着什么样的用途呢。而另一拨人阐释道: 当往昔年头, 老祖宗把水加热至沸腾, 一直往上顶开壶盖之际, 那个时候也并未料想得到, 后续蒸汽机竟有着象那般巨大的用途。处在后面这个说法的, 乃是我们。

一种机械效率以及运动性能均超越现有机器人的新形态现身, 与之相伴的是无尽可能性。我当下所能想到的那几个场景事实上颇为狭隘, 它切实带来的说不定是些我根本想象不到的场景, 而那才象征着这项技术的未来。

就如同投资人, 其中有的更为关注你第一代产品到底能够售出多少台, 以及现金流状况究竟如何, 我们认为他们这种做法存在一些“舍本逐末”的意味。就如同, 你所要达成的目标是人类的太空梦想, 老是局限于今年盈利的具体数额是多少, 明年亏损的具体数额又是多少, 如果不谈论未来, 那可就毫无意义可言了。

问：十年之后，你希望「跳跃机」是个什么位置？

如下这般回答, 「跳跃机」此一名字, 连同这个英文, 皆是我们自行予以命名的。十年时间往后推, 我怀揣期望, 期望它已然步入大众得以听闻熟知的视野范畴, 在身旁能有他人乐此不疲地把玩, 还有特定场景被加以运用, 它成了种可与足式、无人机并肩并排的极富新特点且少见的机器人啦。

我们公司肩负着这样的使命, 即「让探索不再存在限制」 , 以往的机器人存在许多无法抵达的地方 , 而那些地方有着诸多我们渴望去探明究竟的事物。

在这个赛道往后必然不会只有我们这一家, 然而我想要去做的, 是类似苹果对于智能手机、大疆对着无人机那般, 变成这个全新赛道的开创者还有引领者。