智能機器狗意味著什麼？

1. 引子

圖片里的這隻虎紋大臭狗叫李李。第一次見到它的時候才三個月大，虎頭虎腦，調皮搗蛋。時間飛逝，一轉眼它就四歲半了，鬍子也開始斑白。李李能夠感受我們的情緒，知曉我們的意圖，教東西兩三次就學會，很貼心很溫暖，讓人喜歡的不行。每當我和女朋友狸狸想到這隻大狗子能夠繼續陪伴我們的時間不到六年了，心裡就泛起一絲傷感。於是，我們就想著，如果有一天它去了汪星，能有什麼辦法讓大家知道，曾經有這麼一個優秀的狗子，來過地球...

電影《機械姬》裡面的人形女機器人艾娃的外形、心機甚至超越了人類，讓人對AI技術在機器人上的應用前景既恐懼，又期待。 從電影想到，要是有一隻機械狗可以承載愛犬的形態、動作、語言（狗吠）、與人的互動，那麼至少在狗子去汪星後，世界上還有一個和它高度相似的機器狗存在。

2. 四足機器人中的佼佼者

四足機器人是仿生機器人里的一大類，控制難度介於雙足、六足之間；具有優秀的地形適應能力，控制難度適中。這類機器人的一大研究熱點是步態控制，什麼是「步態」呢，拿狗子為例，就是描述狗狗四肢和身體運動的模式。步態控制的好，動作就越逼真，越像一隻真正的狗。由步態的設計，引出對應的腿部、關節的動作指令。與輪式機器人相比，其控制模型隨步態的變化顯著，增大了控制難題。全球企業和科研機構中，步態和形態做的最好的本熊認為有兩家；四足機器人的民用和商業用途有待開發和挖掘，SONY公司在家庭寵物機器人這個細分領域走在了前列，最新的產品結合了人工智慧和語音交換功能。

2.1 Boston Dynamics Spotmini系列

最近大家都被Boston Dynamics的雙足人形機器人Altlas後空翻的視頻刷屏了。BD公司在步行機器人領域的步態控制水平在全球獨領風騷，運動穩定性無出其右。

BD公司頭兩年發布的液壓動力機械狗，行動起來像個騾子，步態不自然，雜訊也大。第一次看到它的時候腦中閃過一個念頭：這樣的四足機器人，什麼時候能產品化進入家庭？查閱資料後發現，這時的機械狗，除了體積、雜訊的問題，它的系統維護以及改造成本也是相當巨大，離進入人類的生活還很遙遠。

BD公司在2016年發布了電伺服驅動的Spotmini一代，相比起之前的液壓大狗，體積上更加小巧、自如，總重29.5kg，充滿電可以行走90分鐘。自身攜帶視覺、激光雷達等感知感測器，以及一支充當頭部的機械臂。從demo視頻上看，Spotmini可以爬樓梯、收拾家務、端茶倒水、還有賣萌。這可非常接近真實寵物了，想起金毛幫助主人叼菜籃就讓人驚嘆，Spotmini可以說是相當的聰明。

本月15號，BD公司發布了Spotmini二代，加速了進入民用市場的步伐。相比起一代的機械感，穿上了鮮艷外套的Spotmini顯得更加溫暖、親切。栩栩如生的步態與低頭凝望的瞬間，幾乎和毛絨汪星人的歪頭殺一毛一樣。

2.2 杭州宇數科技Laikago

國內市場上最接近Spotmini，且支持購買的四足機器人是杭州宇樹科技（CEO王興）的萊卡狗（Laikago）。最新的產品是10月17日發布的，重量僅22kg，可以收納至一個行李箱大小的拉杆箱中。自帶電池一次充電可以支持2~3小時行走的萊卡狗，不攜帶感知感測器，沒有機械臂。也就是說，它不具備自主避障、自主行走、執行任務的能力。然而，萊卡狗出現的重大意義在於，打破了存在於四足機器人領域中的機械與動力設計的技術壁壘----以往只有少數幾家科研機構把持該領域的文獻和學術成果。萊卡狗的開發者版本提供了優秀的機械動力基礎，售價不到3萬美元，可以說是相當白菜價了。以下是官萊卡狗拉車的視頻，有木有狗拉雪橇的既視感？

2.3 SONY公司智能機器狗

SONY公司在18年前發布了第一代智能機器狗Aibo，18年後發布了Aibo二代。新版本除了更加討喜的萌萌外觀，重要的是採用了人工智慧和機器學習的技術，使得Aibo具備從新環境中學習、向主人學習的能力。此外還可以通過雲伺服器，與其他Aibo狗交流、學習。

3. 可馴化、會學習的機械形態的智能狗

目前AI與機器人的結合，通常的做法是結合海量的數據樣本，對某個具體的動作、或者圖像進行訓練。我想起上學的時候，大量的訓練叫題海戰術，並不是高效率的做法；有的同學雖然題做的少，然而卻掌握了題目背後隱藏的知識點或者說原理。AI技術在機器人上的落地，也不一定非要通過大量的數據實現；機器人對知識的存儲、學習或者可以不局限于海量數據訓練的定勢。

通過以上三家機器狗的例子，特別是王興推出的萊卡狗開發者版本，Dr.Bear看到了把汪星人的習性、聲音、動作特徵保留在一個機械形態的智能狗身上的可行性。熱愛汪星人、喵星人的夥伴們一定可以理解我這種激動的心情----作為一個從事無人機、機器人控制系統開發的工程師，再次看到我家狗子的時候，腦海里浮現出這樣一張圖。

上圖中除了重要的步態控制、機械和動力部分，「智能」水平的體現是通過感知、交互和導航控制。對於這樣一個複雜、龐大的系統，演算法設計在機器人系統研發中佔據非常重要的部分，也是功能體現的核心。從演算法設計到工程實現，往往是實際工作中的難點，涉及到應用場景的理解、開發測試平台的搭建、測試代碼的實現等。從產品特性的角度，可以說是軟體定義了產品，演算法是軟體中的核心。相比硬體、結構，更適合單個工程師進行獨立開發。

Dr.Bear要從導航、控制、路徑規劃功能的開發驗證入手----正巧這塊也是Dr.Bear日常工作內容的一部分。Dr.Bear在「笨熊博士」公眾號里會不定期更新相關的內容，分享自己在工作中的心得體會、開發技巧和應用工具。

再次感謝親愛的狸狸和李李，讓本熊有了充足的興趣與動力去開展這些工作！