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读创/深圳商报记者陈姝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。这也是腾讯RoboticsX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。有腿又有轮，走得稳还能跑得快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。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。腾讯机器狗Max采用了腾讯RoboticsX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。软硬件三大创新，攻坚核心通用能力为了实现这一特性，腾讯RoboticsX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RoboticsX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%。腾讯RoboticsX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RoboticsX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（NonlinearModelPredictiveControl，非线性模型预测控制）算法、QP（QuadraticProgramming）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RoboticsX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。未来，腾讯RoboticsX还将持续在机器人移动能力上深入探索，逐步实现从基础能力到自研能力再到落地能力的突破，让机器人助力人类更美好的生产生活。审读：孙世建

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