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春晚540个机器人资料及其点评

这几年的央视春晚且不说节目质量如何,对高科技的运用是越发纯熟和先进了,而今年最抢眼的莫过于在广州分会场,540个智能机器人组成小方阵,伴随着《冲向巅峰》的歌声大秀舞技。
“大家新年好!”在除夕夜央视春晚广州分会场上,一个小机器人向全国观众问好,甚至还客串起主持人。随后540个机器人集体为孙楠当起了伴舞,舞姿整齐划一,场面相当震撼。“广东智造”让全国人民啧啧称叹。
这批机器人名为Alpha1S,由广东自主研发,属于双足的仿人形机器人,来自优必选科技有限公司,伺服舵机采用自主改进的PID算法,扭矩大,体积小,控制精度高,运算快,而价格相比日韩不到其三分之一。这款机器人拥有3D可视化动作编辑软件,能够实现仿真模拟、人机互动;同时支持手机APP控制,自动升级演示程序;也支持蓝牙以及拥有人性化外形设计等特性。真可谓是一款唱得了歌、跳得了舞、打得了拳击、练得了功夫的“真心英雄”。据相关人员介绍,表演当晚,540个机器人排成9×15的4个方阵,为了让每个方阵的机器人能够有3套不同的动作以追求更佳的舞台效果,技术人员共为其定制了12套舞步。“舞蹈先后修改了五六版,写了将近70套舞蹈编程,才选出最后这12套。”项目负责人李超说,这套节目代表了机器人科技的世界水平,从设计、编程、到制造,完全国产化,属于智能人形机器人领域的世界最高水平。
此外,广州分会场还动用了29台无人机,承担航拍,在孙楠演唱的时候还整齐划一地升起,在小蛮腰四周璀璨灯光的衬托下,烘托出广州分会场浓郁的“未来时代”气息。


资料:
身高为418mm,宽度198mm,厚109mm,体重1.5kg,骨骼主要由铝合金组成,外壳采用ABS工程塑料,全身上下提供16个可以自由活动的“关节”,其中每条腿有5个,每只胳膊有3个,在没有接通电源的时候,ALPHA1S每个“关节”都没有“力气”,完全站在不住,我们可摆弄他做各种动作。据官方资料显示,ALPHA1S的伺服舵机采用自主改进的PID算法,扭矩大,体积小,控制精度高,运算快,而价格相比日韩不到其三分之一。
在控制部分,ALPHA1S主要依赖于蓝牙模块,利用手机蓝牙与之相连,使用APP下达各种指令,同时也可通过语音控制,但需要注意的是,语音控制目前只有手机版本的APP有,PAD版没有这项功能。
ALPHA1S的大脑来自意法半导体型号为STM32-F103RDT6的MCU,集成32位ARMCortex-M3CPU,最高工作频率72MHz,计算能力达到1.25DMIPS/MHz,具有12通道DMA控制器,3个12位1us级A/D转换器(16通道),2通道12位D/A转换器,51个的快速I/O端口,11个定时器,13个通信接口,片上资源非常丰富,运算能力比较强,这让ALPHA1S变得更加聪明。
ALPHA1S除了拥有一颗聪明的脑袋以外,它的脑容量也不小,最大支持32GB外扩存储卡,随机标配128MBmicroSD卡,ALPHA1S所有的动作、音乐文件都存在个卡里面。同时内置7.4v1500mAH锂电池,每次充满电可以玩50分钟左右。

犀利点评:
1、来源作者:冷哲
这些机器人都是通过所谓“舵机”(一种廉价小型伺服电机)来控制各个关节。关节姿态角的控制是闭环控制的,机器人本身的姿态控制是开环的。
基本上应该是预先设定好整个舞蹈程序,每个舵机按时间顺序向不同的角度移动。整个舞蹈程序以无线触发方式启动,这样所有机器人可以在同一时刻启动整个舞蹈程序。
除了无线触发以外,其余部分的技术都是市面上中高端玩具已经使用的技术。无线触发本身的难度也不是很大,主要是几百个机器人的触发和开环控制需要一些调试的时间。
至于说“时钟同步、通讯协议”之类,其实一概不需要。这种舵机本身的特性以及工作的方式决定了,只要产品一致性较好、一同触发且所有机器人系统时钟频率一致,各机的动作就不会有显著的先后差异。
另外,那个机器人是3000块的优必选出品的Alpha 1S,不是一万欧元的Alderbaran出品的NAO。

2、来源作者::姚盛硕
1.机械方面。舵机是有转动惯量的,这个随着带载会放大,动作的设计也会影响,连续的动作越多,分析也就越复杂。特别是手臂,腿部振动的动作,铁板桥的动作再回来。能够做到540个机体×几十个舵机×歌曲时间=分毫不差。这个问题可以展开讨论一下。
2.集群控制。一般wifi路由上限是255个,540个的话起码用三个。如果是其它通讯方式,比如基站或者干脆触发信号广播相对容易一些。且不说“笨”机器人,540个人排仪仗队也不是个简单事情。BTW三军仪仗队最大151人规模。回想一下军训吧,骚年。
3.EMC方面。这个算是隐藏问题。一般电气设备里,电机是属于干扰比较严重的器件。几千的电机同时工作,那个电磁干扰是怎样的?可以想想看怎么解决。
4.节操问题。有人提到这家公司背景之类的问题。我想说,如果谈这个问题,可以另外开个问题,尽情撕逼。然而讨论技术本身。如果认同快播的“技术无罪论”,我希望还是理性一些比较好。

3、来源作者:匿名用户
好多人都在喷今年春晚的这块款器人,其实论技术的话,技术含量确实不高,不过看到好多人都在喷这款机器人,我觉得有些人喷的有点过了,人家的舵机是自主研发的数字舵机!这大概就是为什么人家的机器人能上春晚,而你们随随便便就能做的长得差不多的机器人不能上春晚的原因吧。
2012年也有一款机器人上了春晚,那款机器人是从韩国买的minirobot,当时国内还没有实力做出这种完全自主研发的产业化的人形机器人(舵机不是买的哦)。
著作权归作者所有。
许多高校本科生都是有能力做出来这种人形机器人的,设计制作周期并不会很长,不过高校本科生做的的人形机器人大多数有以下两个问题:一方面产品外观不是很好,不像nao跟优必选那样,都有封装(这个外壳其实不难做,不过要做基本上就都得开模,只有产业化才可以,产业化跟大家做单件是不一样的,不要以为做出来单件就等于可以做产业化了)另一方面,高校本科生做的机器人在舵机方面都是有问题的哦:1)舵机多半是模拟舵机,pwm波控制,并行通信,导致的结果是占用Io口很多,机器人背后有好多根线 2)舵机当然大都是买了咯,很少有自主研发的,3)近几年国内高校也有用数字舵机的,串行通信的,总线形式的控制,舵机接口是UART串行口,比pwm波稍微高端一点,不过舵机就大都采用韩国进口的数字舵机AX12,AX18,卖的老贵了,某宝上有卖的,不过很少有正规渠道,导致的结果就是售后就不是很好了,这种数字舵机不是所有的舵机都要单独接到控制器上,而是串行通信,每个舵机都有一个ID,所以不用每个舵机都连到控制器,只要一个串一个,靠近控制器的几个舵机连到控制器就行,所以占用的io口比较少,某宝上大多数自称是数字舵机的其实都是模拟舵机,国产的真正稳定可靠的数字舵机在优必选公司诞生之前是没有的。直到最近两年,优必选公司自主研发出了UBT12系列舵机,这款舵机扭矩12KGcm,工作是比较稳定的,去年我有幸参与到一个本科生机器人团队,用这款数字舵机自主设计过一款基于树莓派的智能人形机器人(有视觉识别,语音识别,都是自己用树莓派做的,硬件也都完全是团队自主研发的,舵机主控是stm32f1),机器人已经做出来有半年了,依旧稳定工作,比模拟舵机可靠多了,我们也是参加robocup,我很荣幸当初能进入这个团队,很多人在喷robocup舞蹈机器人,说参加那个项目的都是简单拼装干体力活,其实我想说我们这个团队在机械、硬件、电子控制、软件方面都是在自主研发,所有的机械零件都是非标的,硬件pcb都是自己设计,电路板都是自己焊的,我觉得我们这个团队在用心做机器人,图像识别跟语音识别是在树莓派里面跑的,技术对本科生而言已经很高端了好吧,其实我是想说只要参赛者肯用心做,肯花精力做高端的,就不会很低端,我们也有在尝试做步态算法,也在不断追求高科技(额,偏题了,轻喷,其实是想说优必选的那款舵机有多给力,那款舵机售价比AX12便宜很多,对国内机器人事业的发展是有非常大的促进作用的)
回正题吧,要问春晚的机器人技术含量,确实可以说机器人没啥技术含量,日本2005年做出一款可以自主骑自行车的人形机器人,网上有视频,神奇的骑自行车机器人!这是11年前国外做的,仅仅是随便举了个例子罢了,所以要探究机器人技术的话多去看看国外的吧,眼界宽了自然就知道技术含金量了,我还是个本科生,就不多评价了。跟国外比,国内机器人行业确实还差很多,不过我们应该要看到国内也不断在进步,优必选跟大疆都是很赞的公司。优必选公司只研发出了12KGCM扭矩的数字舵机,一直没能研发出18KGCM的舵机,这个我还是很是遗憾,希望大家轻喷优必选,他们能做出12KGCM的数字舵机,我觉得对国内机器人事业的发展贡献已经很大了,不要以为自己买了国外进口的电机做了一款很牛逼的机械臂就觉得国内水平很高了,根本无法真正摆脱国外技术限制实现完全自主的产业化。给国内机器人市场多一点支持,未来会越来越好的!

CV视觉网点评:
人形机器人已有产品,如法国Aldebaran Robotics旗下的NAO,软银、阿里巴巴、富士康同时注资的Pepper,本田公司的ASIMO,以及2013年被谷歌收购Boston Dynamics公司生产的大狗机器人,但这些机器人无一例外造价居高不下。当然,研发经费的大量投入使得这些机器人科技含量更高,但高昂的价格却很难商业化。相比这些机器人,阿尔法机器人走了一 条不同的路,舵机研发成功后,大幅降价,快速商业化,在商业化中快速迭代和建立生态。希望周剑建立起中国的世界人形机器人!

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