中国测绘丨云深处科技:打造智能四足机器人 —
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  • 发布时间:21-09-25 15:52
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  “机器狗还会翻跟斗!”一名刚刚参加了2021世界人工智能大会的观众迫不及待地在小红书上分享了一则视频并发出感慨。视频里,在技术人员的操控下,一只黄色的四足机器狗从蹲姿起立,四下行进,一会似做出思考状,一会似做出决策状……动作流畅、姿态灵敏,伴随咚咚咚的步伐声,吸引了大批观众的围观。

  当天,杭州云深处科技有限公司(以下简称“云深处科技”)在官微宣布:国内首个!“绝影”机器狗完成500千伏电缆隧道代人巡检。

  云深处科技是国内首家面向行业应用的智能四足机器人企业,其自主研发的“绝影”系列机器狗共三款,外观分别是银色、蓝色和黄色。银色整机最重(约42kg,最大负载20kg)、蓝色次之(约23kg,最大负载10kg)、黄色最轻(约9kg,最大负载5kg)。国内首款用于地下空间,实现电缆隧道无人巡检和电缆状态检测的机器狗就是“小银狗”。

  以机器狗为载体,突破四足机器人远程控制、动作联动等技术瓶颈,附以行业应用二次开发,加装可灵活伸缩、自由旋转的多自由度机械臂,搭载视频传感器、红外测温仪、气体检测传感器等,相关智能传感器监测到的信息,经清洗、分析、重组、整理后,不但能形成三维环境模型及地形概率地图,实现导航规划、自主避障等功能,也会实时展示在电缆监控平台上,帮助运维人员精准把控电缆隧道中的状况,初步实现全覆盖、全识别、异常实时监测、无人化自主巡检,还可精准识别故障,实时告警设备缺陷,有效辅助人工运维作业。

  在毗邻浙江大学的西溪路一写字楼中,我们见到了云深处科技的创始人朱秋国博士。他毕业于浙江大学控制科学与工程专业,长期从事仿人机器人、仿生机器人、机器智能等研究。

  “现在大家都在讨论人工智能,但到目前为止,还没有通用的人工智能,这是肯定的。”朱秋国表示,“现在人工智能更多的是结合一个具体的场景来做应用。”

  以机器狗为例,它是不同于轮式机器人的另一种形式,即腿足机器人。轮式机器人底盘稳,负载可以加重,遇到障碍多可绕行,但是很难跨越复杂地形,如台阶、沟壑、挡板等等。而机器狗不一样,从理论上来说,但凡人能到达的地方,机器狗就可以到达。比如,它可以通过加载机械臂自己摁开电梯进入;它可以拾阶而上,可以跳跃沟壑……大部分非连续地形它都可以过去。

  “但是我们要明白,没有一个机器人是完美的。”机器狗也有缺点,比如负载能不能再多一些、电量能不能再持久一些、能不能跳得更远等等。

  “人们对人工智能还是持欢迎的态度。”朱秋国表示,“但是我们不能盲目地去夸大它的能力,更不能对人工智能的到来产生恐惧。技术肯定在不断进步,个人肯定会受到挑战,技术的发展本身就是要把人从繁重的劳作中解放出来,人要以更高级别的视角去做一些探索的事情。”

  孙正义在2017年的世界移动大会上曾发表观点:人工智能将超过人脑,未来30年就会发生。

  “人工智能的发展,比如一个算法,一门技术,它确实可以在很短的时间里超过人的水平,这很正常,但是并不意味着人工智能结合机器人能够在短时间内替代人。”朱秋国表示。

  再从执行层面看,机器人操作过程中涉及到材料、机械、能源等需求,要做到机器代人,这个时间还会再远远拉长。

  到目前为止的人工智能,更多的是模拟人脑的神经网络算法,并且也到了亟需突破的阶段。过去深度学习成为人工智能发展的转折点,解决了很多长期存在的问题。“通过数据驱动训练一个深度神经网络,在人工智能领域得到一个新的突破,但是下一个突破可能会在哪里,大家都在探索,那将是一个新的转折点。”

  “绝影”系列机器狗具有激光感知(自主导航、动态避障)、视觉感知(视觉定位、环境重构)、语音交互(语音唤醒、语音识别、声源定位)、深度学习和强化学习(运动生成、物体识别、人体跟随)的能力,在机器狗身上可搭载激光雷达、惯导、红外等功能设备,应用于安防巡检、勘测探索、运输保障、公共救援、教育科研、展览演示等领域。

  机器狗的销量目前一年数量可达几百台,最先应用于高校的教学和科研,其次是行业的示范性应用,应该说大规模的工业应用已经处于起步阶段,在搭载昂贵的激光雷达设备后,对机器狗的平衡要求会更加严苛。

  智能四足机器人的核心技术在于“运动控制”。云深处科技成立四余年来,前三年都在着力解决运动控制的问题,而运动控制的核心,又在于适应不同地形的“平衡能力”。

  我们见到的“绝影”机器狗系列,可在雪地、草地、楼梯、斜坡、障碍、石子路等条件不充分的地方安全行进与作业,最快行进速度可达12千米/小时,最长续航时间可达到4小时,最远可跳跃1.5米;可做出蹲下、起立、冲俯、侧扭、摇摆等多样动作,可实现摔倒后自助起身。

  “机器狗会让大家感觉眼前一亮,正是在于它运动的多样性,但是不管哪一种运动,怎么保持平衡都是要解决的核心问题,这也是智能四足机器人的一个门槛。”朱秋国说,“有了平衡的能力后,才是感知的能力,也就是‘无人驾驶’的原理,建图、定位、导航、避让、检测、识别、学习等。”

  感知能力之后,就是针对行业应用的定制特性,如应用于消防领域的机器狗,材料上要做到防火等级要求;应用于水利的机器狗,防水等级要求必然高;应用于电力巡检的机器狗,肯定是要绝缘或者防电磁干扰的。这就又回到了当初对人工智能的认知:没有通用的人工智能,也没有通用的机器狗。

  2020年,云深处科技上线“绝影”测绘狗,通过空(无人机)、地(电子界址点、机器狗、服务器等地面终端)、人(移动采集终端)三者结合的“空地协同”作业模式,运用野外数据实时成像、智能影像处理分析、空间大数据叠加分析等前沿技术,为自然资源监管提供全方位技术保障,形成“空天地一体化智能监测系统”。

  “云深处科技是目前为止国内第一家真正面向工业级行业应用的智能四足机器人企业,也是唯一一家。”朱秋国有些自豪。

  云深处科技的名字来源于杜牧的《山行》:远上寒山石径斜,白云生(取义“深”,编者注)处有人家。

  “公司是在2017年秋天成立的,《山行》正好描绘的就是秋天在山中行走所见的景色。”朱秋国说,“我们的英文名字叫DEEPRobotics,也就是深的意思,我们希望把这个技术做深、做实,更重要的是要落地,要走进千家万户。”

  朱秋国团队最早是从做“人形机器人”开始的,即两条腿的仿人机器人。在浙江大学智能系统与控制研究所机器人实验室,朱秋国等从学生时代开始就接触机器人研究。2011年底,实验室公布了一项研究成果——在一张标准的乒乓球桌前,两个长相几乎一模一样的机器人(“悟”和“空”)正在进行乒乓球赛对决。“悟”“空”头上安装的摄像头及时捕捉乒乓球在空中的运动轨迹,预测球的落点,然后做出相应的反应动作,甚至可以实现与人对打。据公布,“悟”“空”身躯采用了高强度轻质材料和加工工艺,全身有30个关节,仅手臂就能做7个自由度的运动。

  在智能机器人领域,有一座“珠穆朗玛峰”,那就是成立于1992年的美国波士顿动力公司,它最早脱胎于麻省理工学院实验室,旗下产品囊括双足人形机器人、四足机器狗等,是全球公认的业界标杆,人们形容它往往是“逆天科技”“超乎人类想象”。

  同样是从实验室走向市场,随着研究的深入,朱秋国团队将市场化的发力点放在四足机器人方向。

  “国家现在也在强调实现‘中国梦’,我们也是带着情怀来做这些事情,不能让大家都刷屏别人的东西,我们中国人也是可以的!”朱秋国说道,“我们的使命,就是要把这个领域里,别人做到最好的东西,我们要努力跟上,有一天真要竞争起来,我们也有东西可以拿出来。”

  2020年9月25日,在华为全联接大会主题演讲阶段,云深处科技基于华为发布的ModelArts3.0AI开发平台,将EI-backbone技术训练用于四足机器人,实现了机器狗的工业场景巡检,朱秋国与华为云人工智能领域首席科学家田奇共同为新品揭幕。

  应用ModelArts和Atlas 200DK,给“绝影”系列机器狗赋予了AI能力。ModelArts为机器狗构建起“感知+认知+决策”的能力,与“绝影”现有的“移动无所不至”的运动能力完美匹配。

  在2021世界人工智能大会期间,华为和云深处科技再次联手展示了这一领域的新进展与新体验。

  有文章总结了2021世界人工智能大会传递的信息:算力大爆发,国产AI芯片一马当先;机器人与“造车”最吸睛,硬科技实力凸显;AI巨头云集,从概念到应用,AI技术产品加速落地;数字人民币展现AI+金融价值;类脑智能、可信AI……人工智能进入新发展阶段。

  无论准确与否,不争的事实是——对人才的需求将更加迫切。国家工业信息安全发展研究中心发布的《人工智能与制造业融合发展白皮书2020》显示,目前中国人工智能人才缺口达30万人。

  云深处科技目前有几十名研发人员,他们大多毕业于机械、电子、自动化控制、计算机、人工智能等专业,加上与浙江大学的渊源,近水楼台先得月,人才的持续补充强劲有力——浙江大学早在上世纪80年代就已经开始设置人工智能研究所,也是我国首批获批新增人工智能本科专业的高校之一。

  人才的聚集,为未来的一切可能带来信心和底气。“以机器狗为例,运动能力能不能更加多样、感知能力能不能更加智能。”“目前能做到单个机器狗的运动控制,未来机器狗之间能否实现群体分工协作。”“从机器狗的设计到材料的真正仿人,能否做到工艺的极大提升……”这些都在探索阶段,需要研发者孜孜以求的攻关,也需要市场先行先试的反馈,更需要广大用户的耐心与守望。

  “一个真正的好产品,是要能够解决用户的痛点,能够替代人类进入到恶劣、危险、复杂的环境中执行任务。我希望看到‘绝影’机器狗能够在很多行业领域落地生根,这对于我们来说,才是真正的价值所在,也是我们的使命。”朱秋国说。

  原标题:《中国测绘丨云深处科技:打造智能四足机器人 ——“绝影”机器狗已在多行业示范应用》

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