除夕夜，在央视春晚的「牛起来」节目中，优必选科技携限定“拓荒牛”机器人再一次登上了舞台。这是我们与春晚的第四次相遇。下面，我们将为你揭秘“拓荒牛”机器人背后的故事。
今年春晚的「牛起来」节目，通过将代表国家科技创新精神的四足机器人融入歌舞，展现中国的科技实力。不仅有顶“牛”刘德华、王一博和关晓彤在台上歌唱，还有优必选春晚限定“拓荒牛”机器人迎歌起舞，奔向牛年。
1、为什么研发四足机器人？
优必选科技在未来会更多地推动产品在科研教育、商业服务及安防巡检等场景落地，四足机器人的研发则符合这一发展方向。因其结构简单、部署方便的优势，能够帮助学生快速理解和实践基础AI和机器人知识，赋能高校科研教育；又因其在复杂环境中相比轮式和履带式的机器人有更好的运动能力，可以补充公司现有的产品生态，推动商业化应用落地，为各行各业提供智能服务。
2、为春晚做了多久准备？
2020年初，依托Walker研发中积累的核心AI技术，优必选开始研发四足机器人。同年年底，面对牛年央视春晚的需求，约20名工程师在不到3个月的时间内攻克了力控关节、运动控制算法、自主定位导航算法等技术难点，设计研发出了春晚限定“拓荒牛”机器人。
3、为什么是“拓荒牛”机器人？
拓荒牛代表着深圳特区拼搏进取和创新发展的精神，它已深深融入了特区人的血脉之中。这也与优必选研发人员在研发机器人道路上从“少有人走的路”坚持到“被验证的真理”，不断摸索和试错、敢闯敢试、开拓进取的精神相吻合。因此，以深圳特区的拓荒牛为设计原型，是优必选作为深圳科创企业向拓荒牛精神的致敬，也是在以实力证明和诠释这种精神。
4、“拓荒牛”机器人有什么特别之处？
TA特别在外形“拓荒牛”机器人本体站立身高83cm，重量为60kg，最大负重达到15kg，壮硕身材可媲美真实的牛。加上中国红、祥云线条和科技感灯光，牛气冲天。
TA特别在力控优必选的目的是设计一系列通用力控关节，采用的方案同时满足高精度高带宽力矩控制、较大的力矩/质量比，令其未来得以在公司其它产品上使用。
春晚舞台上，伴着音乐节奏，“拓荒牛”机器人自如欢快舞动，“摇头摆尾”、“扭动抖肩”，拜年动作一气呵成，还不忘如深圳拓荒牛的经典动作一般力腾跃动。
5、TA是如何配乐起舞的？
优必选针对Walker机器人开发了“基于优化的全身运动控制”算法软件库，实现了多任务、多约束下的实时全动力学控制，并可被很好地移植到四足机器人上。因此，工程师只需要根据编舞老师的要求设计动作，软件库就可以自动计算出实现这些动作的力矩。同时，得益于自研实时控制器的高性能算力，复杂的运动规划和优化控制算法，能够稳定在1kHZ下实时完成，令TA与音乐配合起舞。
6、TA是如何自如舞动的？
“拓荒牛”机器人拥有16个自由度（每条腿3个、头部3个、尾巴1个），自主研发的高精度高带宽伺服驱动器令其足够灵活。而同样自主研发的高性能实时控制器则具有强实时性、算力可扩展，接口可配置等特点，可实现ARM/GPU/X86/DSP等不同硬件平台的组合配置，实现算力扩展和均衡，满足不同场景下的算力和功耗要求；支持EtherCAT/CAN/RS485多种总线实时通信，时间抖动可控制在微秒级。这保证了TA的各个“关节”精准地输入位置和力矩，令“拓荒牛”机器人在春晚舞台顺利演出。
7、TA是如何准确走位的？
得益于自研定位导航系统，工程师们针对舞台现场非常宽阔、对称等特点，优化了激光雷达建图定位算法，快速部署，建立了舞台的3D地图，解决了高度对称环境和稀疏特征下的定位问题，让“拓荒牛”机器人在大舞台也不“怯场”。
2016年，540台Alpha机器人登台齐舞荣获吉尼斯世界纪录，也成为央视春晚的经典之一。今年春晚开播前，央视也回顾了这一年的经典画面。
自那年起，优必选荣幸地成了春晚“常客”：
2018年春晚，24台JIMU汪汪组队“热舞天团”；
2019年春晚，6台WALKER机器人与演员同台表演歌舞「青春畅想」；
2021年春晚，“拓荒牛”机器人的登台是优必选的第4次春晚出演。
这令我们不仅成为了难得的4上春晚的人工智能和人形机器人企业，也成为了国家的科技创新名片。春晚舞台也记录了优必选的一路成长。而在每次登台的背后，是研发人员攻克一个个技术难点，一次次推进产品迭代。
8、研发四足机器人主攻了什么难点？
力控关节是首要的技术难题。团队通过正反驱固有频率匹配和惯量匹配的方法解决了电机、减速器、码盘、力矩反馈单元的选型问题，并在2020年10月研发出现在机器人上使用的两款力控关节。
步态算法的研发则是另一难点。全地形快速行走和舞蹈动作需要高动态运动控制算法，来实现给定轨迹的跟踪。优必选快速开发出了四足机器人步态控制算法，实现了全地形快速行走和舞蹈动作。
9、为什么优必选上春晚了？
自主研发6大核心技术，全球申请专利超2500件，获中国专利金奖和银奖；
自主研发的WALKER机器人被评为全球值得关注的五大人形机器人之一；
机器人服务全球67个国家，在8大行业上岗；
3款防疫机器人为14个国家和地区提供无接触服务，覆盖9大高危场景；
帮助全球40多个国家150万学生了解、学习人工智能。
在新的一年，优必选科技也将继续致力于人工智能和机器人技术的研发和创新，向着“让智能机器人走进千家万户”的目标前行，秉承“拓荒牛”的精神，敢想、敢拼、敢创、敢闯，不负期待，为AI狂奔！
