无人机加了条腿,跳出了一个新硬件品类




越来越多的具身技术正先一步外溢到消费电子领域,包括这款会跳的机器人。
作者|Li Yuan编辑|郑玄
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?
近期极客公园了解到,眺月科技正在做这样一款硬件——长得像无人机加了条腿。为了让世界认识跳跃机,他们年底将发布第一款遥控产品,瞄准的是穿越机发烧友和科技潮玩爱好者。
不管是机器狗还是人形机器人,腿脚再灵活,通常也迈不过比自己还高的坎。这台机器不一样,原型机能跳到 2 米高,是自身高度的好几倍,人形、四足机器人过不去的障碍,它一跃而过,实在跨不过的沟壑,甚至可以直接飞过去,扛着它直接去野外玩也没问题。
这款硬件被定义成了一个新品类,他们给它起了个自己的名字,跳跃机,英文 hopcopter。
在它之前,已经有机器人能连续跳了——2016 年伯克利做的 Salto 就是个例子,但结构复杂,没法量产。
眺月科技的 CEO 王方正是个 99 年的年轻人,博士在香港城市大学就读。
在读博士期间,同实验室的师兄解决了这个问题:把整台会跳的机器抽象成一根弹簧——弹簧绕支点旋转、压缩、伸展,正是人和动物奔跑时落地、蹬地、再腾空的那一瞬间。结构因此能简化到只剩一根弹簧腿,加一个产生推力的四旋翼。全地形,长续航,两个核心优势跟着就来了。
论文发表时,王方正判断,这可能是一个机器人新品类的机会,「而且等我博士毕业,这个机会不一定还在了」——没等博士毕业,他就拉上师兄和导师,把公司做了起来。
眺月科技已完成数百万元种子轮融资,第一代产品定在年末发布,先上海外众筹,卖给穿越机发烧友和科技潮玩爱好者。
它像是这一代硬件路径的一个缩影:出自顶刊论文的具身技术,首发走的却是消费硬件的路——先找到一千个「死忠粉」,再谈别的。越来越多的具身技术正先一步外溢到消费电子——场景等不起的时候,先让技术有人玩、有人买单。
而消费端并不是终点。等运动控制、传感器和自主能力继续成熟,眺月科技仍然想验证,跳跃能否成为继足式、无人机之后,另一条成立的具身智能路径。
以下是极客公园与眺月科技 CEO 王方正的对话,经编辑整理。
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:最大的创新点,是我们把跳跃机的运动抽象成了一根弹簧,并且实现了连续的可控跳跃。这是之前完全没有的思路。
现在的足式机器人是另一套思路:把机器人造得像人、像狗,再在仿真里大量地学、大量地练,把动作练出来。
问题是,它并没有一套公式能推算自己该怎么动、怎么控制,全靠仿真。一般环境没问题,可一旦换到复杂环境,比如海边的礁石,就没法稳定了,因为现实比仿真复杂得多。
我们抓的是奔跑的本质:落地又弹起、连续地跳,那一瞬间就像一根弹簧绕着一个点在转,我们管它叫弹簧倒立摆。
这篇论文其实不只是一个模型。除了把运动抽象成弹簧,它还含一整套怎么感知姿态、怎么实现控制的算法,毕竟这是个从 0 到 1 的东西。
针对这个特性做出来的机器人,结构非常简单,就是一根弹簧加一个能产生推力的四旋翼。因为它就是一根弹簧,不管环境多复杂,怎么弹、怎么维持平衡、怎么加减速,我们都能用公式算出来。这就是全地形。
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。
跳跃机与地面接触时,只有一个点接触,而不是一个较大的面接触,这种点接触使得跳跃机无论在何种地形上着陆,其动力学特性完全保持一致且可以预测。
只要机器人不发生打滑,它在任何凹凸不平或倾斜的表面上跳跃的动力学表现都是一样的,软的地面给的力小,硬的地面给的力大,只要我们获得了力的反馈,就可以使用同一套控制逻辑,让机器人在多种不同的地形上稳定可靠跳跃。
问:跳跃机跳的时候,究竟发生了什么?
答:它以自由落体的抛物线下落,弹性腿把重力势能转成弹性势能、再转成动能,让自己被动弹起来。
这个过程一定有能量损耗,所以上升时我们会轻微开一下旋翼补能。不管跳 20 厘米还是 2 米,运动方式和控制算法都一样。
现在的原型机最高能跳两米。两米也不是极限,只是第一代出于安全和控制精度做的限制。
我们还有能连续跳到 3.6 米高的样机:在腿部加了电机,空中把腿收起来储能、落地时弹得更高。
问:如果只靠跳跃、不切成无人机模式往前飞,它一步能跳多远?
答:单步距离取决于跳跃高度。原型机最高能跳 2 米,以 45°角弹起的话,单步最远能跳 3 米。
一般情况下高频小步稳定行进时,平均一步大约 0.7 米,速度差不多是普通人的跑步速度。
问:在你们之前,公认跳得最好的是加州伯克利那台机器人 Salto,它和你们的区别是什么?
答:它 2016 年就出来了,也能连续跳,是个很好的科研成果。但它结构比较复…