钢铁侠科技：从零到一研发双足大仿人机器人

双足大仿人机器人作为机器人里研发困难最大的一类，亦是国内鲜有涉足的一类。在钢铁侠科技CEO张锐眼里，这却是一个令人兴奋的市场。

址｜www.xtecher.com

被忽视的市场

自1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”）创造出“机器人”这个词，它就让无数技术控心驰神往。

去年谷歌旗下的波士顿动力公司推出的Atlas升级版令人惊艳：自主搬运、摔倒爬起及良好的自主平衡控制力已处世界领先地位。除此之外，日本本田的ASIMO、意大利RobotCub Consortium公司的iCUB也在持续发力。

按难度分级，相较于国外而言国内的机器人大多为履带式、轮式的中小型机器人。目前来看，国内轮式的服务机器人的竞争已成白热化。据钢铁侠科技CEO张锐介绍，2015年一家销量较好的轮式机器人公司能达到几千万的销售额。截至2016年5月份，整体销售水平亦能保持良好的状态。但9月份后基本难以为继，只能打价格战。

作为机器人里研发困难最大的一类，亦是国内鲜有涉足的一类。在张锐眼里，这却是一个令人兴奋的市场。

踏入这片未知的处女地，他的钢铁侠科技是否会成为国内闯出的第一匹黑马？

中国的Atlas

2015年9月钢铁侠科技正式成立，这个炫酷的名字似乎直接宣告了它成立的愿景：像小唐尼·罗伯特塑造的钢铁侠一样完美展现出机器人的仿人能力。

于1992年成立的波士顿动力公司毫无疑问掠走了双足仿人的头一把交椅。国内没人敢做，二十三年后才开始起步的钢铁侠想打造出中国的Atlas，岂不是天方夜谭？

面对质疑，张锐凭着一股韧劲，和他的团队用实际行动发声：

2015年9月，公司成立；

2016年3月，第一代原型机研发成功；

2016年6月，中国人工智能学会理事长李德毅院士来到公司考察，设立李德毅院士专家工作站；

2017年1月，第二代机器人组装成功。不仅装上外壳，系统底层设计也得到大幅优化。

双足大仿人机器人从技术上的毫无头绪走到产品成型至少要花费数年的时间，但钢铁侠科技几个月一个大动作，每一步走得快速又稳健。纵使当年众人对此嗤之以鼻，张锐还是带领着团队朝着愿景坚定地走了下去。

面对Xtecher提到目前世界上最著名的Atlas机器人，张锐表达了两点看法：

一、张锐赞赏Atlas目前取得的科技成果。美国的Atlas和日本的Asimo机器人让世界看到了双足大仿人存在的价值。“正是因为这两家公司存在，才能将这个理念快速地传播。如果没有他们，别人根本搞不清楚我们到底在做什么，压力会非常大。”这两家公司的存在减少了钢铁侠关于传播舆论、普及思维认知的压力。

二、不同点亦有：钢铁侠与波士顿动力唯一的相同点是都在做大仿人机器人，仅此而已。从技术路线和商业化前景来看，Atlas机器人具有很大的噪音，而波士顿动力有美国DARPA支持，并不着急商业落地。“他们是钱够花，好好做科研就可以了。但钢铁侠是一个商业化的公司，如果做出来一款机器人推送到商业化的场景，却有很强的噪音，是无法实现产业化的。”波士顿动力虽做了好的机器人，但并不着急把它商业化，这反而给钢铁侠很多机会。

为此，张锐为钢铁侠科技的商业发展定下了三个阶段。

首先，在早期阶段公司会积累算法，使机器人在保持正常的行走能力后将留有部分空白，为高校、科技馆提供二次开发：和国外学术机构一样，中国高校和其它科研机构可以买来成熟的机器人产品，直接调试、验证机器人相关算法，快速切入学术领域最为关注的算法层；同时，钢铁侠科技也会做机器人功能演示工作，相当于利用机器人的硬件本体平台，写成软件上的Demo，把具备各种功能的机器人出售给科技馆。

再次，在产品可靠性得到充足验证的中期阶段，钢铁侠科技将会切入到一些细分的垂直行业，与业界的商用公司展开B端合作。

最后的长远目标，张锐希望他的“钢铁侠”机器人能把《澳门风云》里的傻强和奀妹变成现实，让它们深入到每一个家庭去为人类服务。

攻克难关

从零到一研发双足机器人绝非一件易事。根据学界的定义，完整形态上的智能机器人应具备感知、交互、决策、控制四大功能。落实到双足仿人形机器人身上，其核心技术难点在于步态控制、环境感知等环节。对此，张锐采用“硬件+算法”相结合的方式去攻克难关。

硬件：张锐在每条腿上设置了6个自由度，采用自主研发的姿态传感器、力矩反馈传感器、位置传感器，配合摄像头及力觉模块，可以实现机器人自主导航和步态规划。同时预留了语音模块，支持第三方语音接口的调用。

在结构件部分，Atlas依赖于高精度的金属3D打印机。它的优点是精度高、重量能够得到有效控制，但也大幅提升了成本。作为一家商业公司，钢铁侠采用了智能算法，并借以适配多类型 的电机。

另外，钢铁侠的机器人产品要直接面向用户，和波士顿动力Atlas采取的液压驱动方案不同，钢铁侠科技自研了全套电机方案，可降低噪音，并自由调节行走速度。

算法：在软件算法和控制程序上，张锐团队采纳了李德毅院士的建议，为其一系列控制算法系统定名为“运动脑”。

运动脑类似于人类的小脑，是一套让机器人拥有自主运动能力的决策系统。基于机器人的形态，运用正逆向运动学、动力学以及人工智能技术，可实现机器人的关节控制、神经中枢控制，最后达到任务层控制目标。

除此之外，钢铁侠科技用机器人专用操作系统ROS将机器身上分布的传感器、电机、控制器等一并联合起来，建立起一整套通信机制。

第一代机器人，张锐在腰部加了一个非常重的肢块来代替上半身，带领研发团队验证仿人机器人最难的部分——双腿。囊括双腿的结构、电子、驱动、控制、软件、算法方面的设计。

2016年3月，半年时间不到，第一代双腿验证成功，成功进行行走。随后，钢铁侠科技又花了三个月左右的时间，做了第一代机器人的总结与新方案的设计。

第二代机器人更加注重产品的细节，与上一代相比，第二代机器人在第一代的基础上进行了结构优化，使整体重量维持在50kg以下，除了双腿的12个自由度之外，全身的自由度增加至26个。驱动器全部内置到关节结构附近，控制核心放于胸部和头部。同时增加了内置电源和电源管理系统，可脱离外部供电运动。外观上设计了上半身，并加上具有独创设计性的躯壳。

第二代机器人产品实拍图

2017年1月，第二代机器人组装完毕，行走能力良好，目前正在进行算法上的调试工作。

张锐把做科研的思维总结成一个套路：做一个项目先分析难点到底在什么地方？大概要解决什么问题？用什么样的方法去解决？哪种方法是最优的？怎样能把整个方案给确定下来？确定下来后用什么执行方法是最快的？

作为国内“第一个吃螃蟹”的人，张锐在克服难关的过程中显得很淡定。“把这些东西都理清了，你就不怕去做一个新的项目。”

成员求精

张锐的团队成员共有20人，平均年龄仅30岁。这些成员大多是技术研发人员，且多为军工项目出身，经过无人机、导弹、卫星、火箭的历练，整体的研发水平比民用公司高很多。

在对技术人员的管理上，张锐只有一个目标——招他来一定不需要去刻意管理。原因有二：“第一，我不是专门做管理出身的；第二，我不愿意在内部人员管理上花精力。”如果招的人自己就能特别努力去做他喜欢的事情，那这个人的存在一定对公司是有益的。留下的时间与精力能够让张锐做其它事情，以及自我思考。

作为公司里第二个妹子，钢铁侠的媒介经理笑着向Xtecher介绍招聘时的趣事：“ 站没有、搜信息也搜不到，这个公司不会是假的吧？”不过和联合创始人庄园一见面，她就被其说服决定留了下来。

联合创始人庄园是张锐大学时期的“老乡+老朋友”，好脾气的张锐能和庄园从大一吵到大四，再吵到工作。“就事论事，从未影响过我们之间的感情。”张锐如此评价庄园：“他是我见过的所有人里，学习能力最强的一个。”

左：张锐 右：庄园

庄园在大二时就已经是UC浏览器的骨干成员，随后相继在新浪微博、创新工场任产品经理。跟张锐聊过钢铁侠机器人后，庄园看中了其未来的商业价值，因此果断加入。张锐负责技术，庄园具有极强的互联 思维，二人各取所长。

2016年上半年，钢铁侠获得了Rokid创始人Misa百万级别人民币的天使轮融资；

2016年11月，收获景天信息、青岛北区科高创投等千万级别人民币的A轮融资。

自从双足仿人机器人一代、二代研发成功后，不少投资人纷至沓来。不过对于融资，张锐并不焦急。“部分投资人弄不懂我们到底在做什么，退出回 要求也较高，但我们还是希望能有更多的自主权利。”况且去年年底融到的资金还未动用，就已经接到一批产品订单，短期内钢铁侠并不愁钱花。

目前，钢铁侠科技已接到了来自北航等高校和科技馆的预订单。单价为百万级别，出货量大概在10台左右，预计今年7月份将会有一批机器人完工。

机器人梦

张锐家庭世代中医，父辈因文革学医受阻，家里把希望寄托在张锐的身上。可他小时候虽读过线装本医书，但对以学医为毕生事业不感兴趣。

张锐父亲的动手能力很强，小时候张锐家里的房子就是他的父亲亲自设计的，地基也是父亲自己建的。1998年大洪水，附近所有的地方都被淹了，只有张锐家滴水未进。受到父亲的影响，张锐对手工制作极其感兴趣，常常捣鼓一些晴雨表之类的“小物件”。

高中时张锐毅然选择了理科，高考时却因身体原因发挥得不是特别理想。大学期间，他没有自暴自弃，反而一门心思扎入了数学建模、硬件制作中的海洋。期间曾获得过多次奖项，且研发出了双轮自平衡机器人，那时他开始有了“机器人梦”。

可惜毕业后张锐未能找到落地的机器人项目，只好先后辗转于无人机所、中科院自动化所、航天城，参与研发了军用无人机和嫦娥卫星。回忆起那段经历，他说业内的老大哥有一个中肯的评价：“好似一个人在练武功，各家师父都把自己的绝技教给了我。”

由于心中始终放不下那个“机器人梦”，再考虑到体制内审批项目周期长等特性，张锐决定脱离体制自己创业。初生牛犊不怕虎，双足仿人机器人这个有挑战的事情反而让张锐更加兴奋。

有人预测机器人未来十年或二十年才能成熟，张锐却觉得，机器人到底什么时候成熟，取决于多少人用了多大的精力去做，而不是一定过了多少年就能成熟到一个什么样的地步。“如果这几年一直没有人去做，那它永远都不会进步。”

关于未来

“烟雨朦胧润吴越，万木长青震天威”，这是张锐到苏杭政府考察时写的随笔诗。

由于是国内唯一一家双足大仿人机器人公司，张锐常常收到国家机构的项目考察邀请。而张锐又和航空航天渊源较深，据张锐透露，航天城在得知钢铁侠科技第二代机器人研发成功后，主动联系了他。而张锐亦有一个关于未来的愿望，希望能够让钢铁侠机器人代表中国的科技水平进入外太空。

在这个开创新技术的过程中，虽然艰难，但张锐从未慌张过。

第一，有问题要想怎么去解决问题，而不是慌乱；第二，自己一定要防微杜渐。时刻保持警惕，出现什么小问题立马解决掉。

基于这两点思考，钢铁侠科技纵身跃入双足仿人机器人的布局之中。他们的目标除了创造出双足仿人机器人之外，还要创造出实实在在的商业价值。未来，他们将不忘初心，砥砺前行。