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运动|腾讯发布首个全自研机器狗Max 有腿又有轮会“拜年讨红包”

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3月2日 ， 腾讯正式发布首个软硬件全自研的多模态四足机器人Max ， 其采用创新性的足轮融合一体式设计 ， 有腿又有轮 ， 不仅拥有“崎岖路面走得稳 ， 平坦路面跑得快”的特长 ， 还能双腿站立“拜年讨红包” 。 Max首次实现了从四足到双足的站立、移动 ， 能完成后空翻、摔倒自恢复等高难度动作 ， 达到了行业领先水平 。

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这也是腾讯Robotics X实验室继会走梅花桩的机器狗Jamoca和自平衡自行车之后又一科研进展 ， 腾讯在机器人移动能力上的研究不断深入 ， 逐步实现技术上的突破 ， 为应用打基础 。 未来机器狗将有望在机器人巡逻、安保、救援等领域发挥作用 ， 成为人类的智能伙伴和生活助手 。
足式运动和轮式运动是当前机器人移动能力研究的两大主流方向 。 就像大自然中的足腿动物 ， 足式机器人更灵活 ， 他们能跑、能跳、能爬楼梯、能翻越障碍 ， 更适应复杂的地形和环境 。 但在现代城镇中 ， 除了楼梯、栏杆、沟渠等障碍物 ， 机器人更多接触的是平坦道路 ， 此时 ， 轮式机器人的优势更明显 ， 能像汽车一样稳定、快速的运动 。

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因此 ， 同时兼具不同移动模式的机器人无疑更灵活 ， 实验室在努力提升机器人的多模态移动能力 ， 就像“变形金刚” ， 能够根据需要自如地切换形态 ， 以此完成更复杂的任务 ， 目前已有多种足轮融合的技术方案面世 。
【运动|腾讯发布首个全自研机器狗Max 有腿又有轮会“拜年讨红包”】腾讯机器狗Max采用了腾讯Robotics X实验室自研的足轮融合方案 ， 原创性地融合了足式与轮式运动模态 。 从硬件上的机械和电路设计 ， 到软件上的系统框架和控制算法创新 ， 使得Max既有腿、又有轮 ， 可以灵活切换 ， 并有较好的平衡能力 ， 在崎岖路面走得稳 ， 在平坦路面跑得快 ， 更契合人类社会的现实环境 。
为了实现这一特性 ， 腾讯Robotics X实验室在硬件设计和软件研发上进行了众多创新 。 在本体设计上 ， 传统的足轮融合方案是在足底增加额外的轮毂电机 ， 该方案使得足式机器人的腿变得“笨重” ， 行走起来不够顺畅 ， 灵活性也会有所降低 。
为了解决这一难题 ， 腾讯Robotics X实验室提出了一种离合式足轮一体化机构设计方案 ， 通过增加一个质量仅约20g的微型直线电机 ， 使得膝关节电机可同时作为足式和轮式运动的驱动源 ， 在基本不增加腿部惯量的同时 ， 实现了机器狗的足轮多模态运动 。 同时 ， 该设计方案使得Max在轮式运动下的能耗相比传统的足轮融合方案降低了约50% 。

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腾讯Robotics X实验室还设计了一种特殊的轮式结构 ， 将机器狗轮式运动的速度提升数倍 ， 最高可达25公里/小时 。 依托于腾讯自研的软硬件系统框架 ， 机器狗Max拥有敏锐的“神经系统” ， 实现了亚毫秒级力控 ， 大大降低了软硬件系统延迟 ， 让它面对外界的响应能力得到提升 ， 反应更快 。
在运动规划与控制算法上 ， Max既延续了腾讯Robotics X实验室第一只机器狗Jamoca的鲁棒控制算法 ， 又不断创新 ， 拥有了更发达的“小脑” 。 不仅能得心应手地完成足式移动、后空翻等常规动作 ， 还首次实现了四足到双轮站立的炫酷演示 ， 在站立后甚至能使用前腿进行简单地操作任务 ， 如抱球、按按钮 ， 甚至还能“讨红包” 。
针对足式运动 ， Max基于自研的鲁棒控制算法 ， 平均计算耗时小于0.3ms ， 拥有摔倒自行恢复的技能 ， 即使遭受大冲击摔倒 ， 也能自行恢复正常运行状态 ， 大大提高了机器人的实用性与可靠性 。
针对轮式运动 ， Max综合了NLMPC（Nonlinear Model Predictive Control ， 非线性模型预测控制）算法、QP（Quadratic Programming）优化、柔顺控制算法 ， 完成了从趴地状态到双轮站立的起摆、平衡抗扰、落地控制 。
相比于目前市面上仅使用双轮完成平衡的移动设备 ， Max拥有多个关节 ， 不仅在控制难度上更具挑战性 ， 在站立后的演示场景上更具多样性 。 双轮站立“解放”了四足机器人的前腿 ， 扩展了其操作空间 ， 使得Max未来拥有更广阔的应用空间 。
腾讯Robotics X实验室主攻移动、灵巧操作和智能体三大机器人核心通用技术的研究与应用 。 其中 ， 移动能力被认为是机器人最核心、也是最基本的能力之一 ， 决定了机器人能去到什么场景 ， 做什么事情 ， 未来有什么样的想象力 。
实验室移动技术框架包含本体设计、感知、运动规划与控制 ， 以及融合这三者的整机系统设计与搭建等四大模块 ， 他们分别可理解为机器人的躯干、眼睛、大脑 ， 以及各“器官”协调的能力 。

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