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作者：拓豐舞臺(tái)
2023-06-30 15:40:48
撰文 |太浪
2018 年 12 月，優(yōu)必選正式收到央視春晚邀約，參加深圳分會(huì)場的節(jié)目籌備。此次要在春晚舞臺(tái)上表演的，是大型仿人服務(wù)機(jī)器人 Walker。
為了 Walker 上春晚，優(yōu)必選直接、間接動(dòng)用了大概 100 人以上的人力，并安排了 40 多人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在春晚節(jié)目現(xiàn)場支持，其中的技術(shù)團(tuán)隊(duì)包括視覺、導(dǎo)航、通信、伺服舵機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制、結(jié)構(gòu)、電子、交互等，每一部分的負(fù)責(zé)人都在彩排準(zhǔn)備現(xiàn)場隨時(shí)待命，手機(jī)也要保持 24 小時(shí)開機(jī)待命狀態(tài)，最終保證春晚順利進(jìn)行，讓大家能看到首個(gè)中國企業(yè)自主研發(fā)的大型仿人機(jī)器人。
50 余天，1200 多個(gè)小時(shí)的堅(jiān)守，「雖然很累，但能代表中國科技登上最受關(guān)注的舞臺(tái)，大家都還是很驕傲很開心的?！?/p>
昨晚，優(yōu)必選 6 臺(tái)大型仿人服務(wù)機(jī)器人 Walker 登上央視春晚深圳分會(huì)場的舞臺(tái)，在明星韓雪、關(guān)曉彤、王嘉、魏大勛、臺(tái)風(fēng)少年團(tuán)參與的歌舞節(jié)目《青春暢想》中，當(dāng)起了伴舞。
這是自 2016 年以來，優(yōu)必選機(jī)器人第三次亮相央視春晚。2016 年，540 臺(tái) Alpha 機(jī)器人（人形機(jī)器人）亮相猴年春晚，為孫楠伴舞《沖向巔峰》。2018 年，24 臺(tái)機(jī)器狗 Jimu Robot（編程機(jī)器人）亮相狗年央視春晚的開場舞。
Walker 的定位是走進(jìn)家庭的服務(wù)機(jī)器人，為人們提供智慧服務(wù)。它的很多功能和特性是為了人類的家庭場景所專門設(shè)計(jì)的。
亮相 2019 年春晚，優(yōu)必選的考量是：告訴大家，大型的仿人服務(wù)機(jī)器人并非遙不可及，它正在一步步走近我們的生活。Walker 新一代剛剛于 2019 CES 發(fā)布，「它出來后，有春晚這樣一個(gè)面向大眾的舞臺(tái)，既然它最終要走進(jìn)家庭，讓大家提前了解一下也挺好。」
此次針對(duì)春晚表演，他們加快了 Walker 研發(fā)進(jìn)度，做了很多技術(shù)上的突破。
央視春晚加速 Walker 研發(fā)進(jìn)程
Walker 的生產(chǎn)和裝配是極其復(fù)雜的工序，優(yōu)必選本來只計(jì)劃制作 3 臺(tái)，但是春晚節(jié)目對(duì)于機(jī)器人數(shù)量有要求，最少 6 臺(tái)，于是公司內(nèi)部協(xié)調(diào)了物料、加工、測試等多方資源，加班加點(diǎn)，在計(jì)劃 3 臺(tái)的基礎(chǔ)上又多趕制了 5 臺(tái) Walker，多 2 臺(tái)備用，全力保障春晚的執(zhí)行。
Walker 零件多，組裝復(fù)雜。為了給后面整機(jī)調(diào)試爭取更多的時(shí)間，元旦三天假日和周末，春晚項(xiàng)目組負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)的技術(shù)人員們沒有休假，舵機(jī)組的技術(shù)人員也加班測試調(diào)試舵機(jī)舞臺(tái)臺(tái)下機(jī)械，組裝完一臺(tái)就交接給測試同志，「在運(yùn)動(dòng)控制組實(shí)驗(yàn)室里干得汗流浹背，外面是穿羽絨服，室內(nèi)是穿短袖，還滿頭是汗。晚上干活太晚就直接支個(gè)行軍床在辦公室休息，第二天早上起來繼續(xù)裝機(jī)?！咕瓦@樣，他們將原先需要二到三個(gè)月才能夠組裝完成的機(jī)器人，在一個(gè)月的時(shí)間內(nèi)組裝完成。
節(jié)目創(chuàng)意和舞蹈編排的過程一直在持續(xù)進(jìn)行。從還未確定曲目開始，團(tuán)隊(duì)就在不斷嘗試開發(fā) Walker 可呈現(xiàn)的亮點(diǎn)舞蹈動(dòng)作。技術(shù)和產(chǎn)品組根據(jù)機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)空間、運(yùn)動(dòng)角度，以及它的靈巧手等硬件關(guān)節(jié)的特征，設(shè)計(jì)符合機(jī)器人特征的舞蹈動(dòng)作。在這個(gè)過程中，他們需要克服機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度以及運(yùn)動(dòng)范圍的不足，展示它的靈活度和自由度。
為了配合節(jié)目需求，優(yōu)必選準(zhǔn)備了多種不同的表演形式，包括前期的 Walker 表演鋼琴、跳國標(biāo)雙人舞等形式，最終確定用 6 臺(tái) Walker 機(jī)器人與舞蹈演員表演集體舞蹈且加入變換隊(duì)形的表演元素。
想要人形機(jī)器人能走能跳，伺服舵機(jī)是一個(gè)無法繞過的問題。伺服舵機(jī)對(duì)于人形機(jī)器人而言就如同人體的關(guān)節(jié)，協(xié)調(diào)著機(jī)器人的一舉一動(dòng)。Walker 使用的大型伺服關(guān)節(jié)，擁有從 2.5Nm 到 160Nm 的系列伺服舵機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，速度可以達(dá)到 60r/min（60 轉(zhuǎn)/分鐘），支持位置模式、速度模式和力矩模式三種控制方式。
在 Walker 春晚表演背后，更復(fù)雜的技術(shù)是軟件的控制算法。如果只有舵機(jī)，沒有優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)控制算法，就像一個(gè)人身體很健壯，但不會(huì)打籃球、踢足球，更不會(huì)跳舞。運(yùn)動(dòng)控制與步態(tài)算法是機(jī)器人能夠直立行走、跳舞以及做很多復(fù)雜動(dòng)作的關(guān)鍵。
據(jù)優(yōu)必選介紹，春晚 Walker 所展示的舞蹈效果，主要技術(shù)是運(yùn)動(dòng)控制算法，步態(tài)和手眼操作的協(xié)調(diào)一致，自身保護(hù)算法和柔順控制，再加上視覺識(shí)別和導(dǎo)航定位。
優(yōu)必選表示，Walker 新一代從 2018 年 2 月份立項(xiàng)到 8 月份出來樣機(jī)，外觀有了很大改變，很多功能亟待驗(yàn)證和完善。Walker 最終在春晚節(jié)目中呈現(xiàn)的動(dòng)作和舞蹈所需要的功能，有很多還在研發(fā)和產(chǎn)品規(guī)劃中，比如多臺(tái)機(jī)器人同步進(jìn)行控制的問題，以及機(jī)器人的手臂和腿部的協(xié)調(diào)控制的問題。本來計(jì)劃半年以后需要實(shí)現(xiàn)的工作，由于春晚節(jié)目的需要，他們將這項(xiàng)工作提前壓縮到一兩個(gè)月時(shí)間完成。
進(jìn)組后，為了讓 Walker 在鏡頭前呈現(xiàn)最佳表演效果，編舞團(tuán)隊(duì)依舊在不斷地優(yōu)化細(xì)節(jié)和動(dòng)作。
Walker 機(jī)器人首次多臺(tái)同步表演，給通信技術(shù)帶來挑戰(zhàn)
春晚項(xiàng)目之前，Walker 機(jī)器人沒有做過多臺(tái)同步表演，包括在 2019 CES 也是一臺(tái)機(jī)器人去完成家庭環(huán)境中的任務(wù)。
春晚上要求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器人實(shí)時(shí)同步的動(dòng)作，還涉及到跟音樂、表情等多方面的協(xié)調(diào)；同時(shí)，需要處理現(xiàn)場各種各樣的通信信號(hào)的干擾；此外，導(dǎo)演對(duì)機(jī)器人的動(dòng)作和音樂的卡點(diǎn)非常嚴(yán)格，需要在某個(gè)音樂點(diǎn)切入的時(shí)候，機(jī)器人馬上配合音樂節(jié)拍跳舞。這就對(duì)通信方面的要求非常高。
相關(guān)技術(shù)人員提出了各種通信頻率的方案，做了非常多測試工作。
最終，他們采用了具有頻點(diǎn)選擇靈活，抗干擾能力強(qiáng)的中長距離的無線調(diào)制解調(diào)技術(shù)方案，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的春晚現(xiàn)場無線電環(huán)境。在硬件方面，采用了具有方向性強(qiáng)的發(fā)射天線，以及高功率高性能發(fā)射模塊以提高機(jī)器人片區(qū)的接收信噪比。在同步軟件設(shè)計(jì)方面，采用了自研的適用于無線電傳輸?shù)聂敯粜暂^強(qiáng)的多次同步算法，以確保任何一次的同步觸發(fā)的成功執(zhí)行，完成了十幾毫秒內(nèi)的動(dòng)作同步。
打一場硬仗
2018 年 11 月初，優(yōu)必選開始跟春晚導(dǎo)演組接觸。12 月，真正確定以及優(yōu)必選正式收到春晚邀約，彼時(shí)，距離 2019 CES 還有一個(gè)月左右的時(shí)間，他們將要在 CES 上發(fā)布 Walker 新一代。
「時(shí)間緊，項(xiàng)目多。我們要在非常短的時(shí)間內(nèi)，籌備 CES2019 和央視春晚兩場高規(guī)格的大型展會(huì)和晚會(huì)，對(duì)于所有參與的人員來說，都是一場硬仗。」
為了 Walker 上春晚，優(yōu)必選直接、間接動(dòng)用了大概 100 人以上的人力，包括行政、人力、采購、物流、電商、市場、品牌、研發(fā)、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)等各個(gè)部門。
在春晚節(jié)目現(xiàn)場支持的技術(shù)研發(fā)人員大概有 40 多人，技術(shù)團(tuán)隊(duì)包括視覺、導(dǎo)航、通信、伺服舵機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制、結(jié)構(gòu)、電子、交互等，每一部分的負(fù)責(zé)人都在彩排準(zhǔn)備現(xiàn)場隨時(shí)待命，手機(jī)也要保持 24 小時(shí)開機(jī)待命狀態(tài)。因?yàn)?2016 年、2018 年上春晚的機(jī)器人都是優(yōu)必選非常成熟的、已經(jīng)量產(chǎn)的機(jī)器人，而此次參加春晚的 Walker 是在 CES 上剛剛發(fā)布的。
現(xiàn)場直播對(duì)機(jī)器人的可靠性和穩(wěn)定性要求極高，他們對(duì)要上春晚的 6 臺(tái) Walker 機(jī)器人各方面的能力（續(xù)航能力、運(yùn)動(dòng)能力、穩(wěn)定性和表現(xiàn)力）進(jìn)行了大量測試和預(yù)演。
Walker 產(chǎn)品經(jīng)理施秋鴻表示，「接到春晚任務(wù)的時(shí)候，我們迅速分解了目標(biāo)、工作量、時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從整體的舞臺(tái)展現(xiàn)效果到產(chǎn)品需求，再到實(shí)際執(zhí)行環(huán)節(jié)如物料采購，組裝調(diào)試舞臺(tái)臺(tái)下機(jī)械，集控聯(lián)調(diào)，外觀細(xì)節(jié)打磨，表情動(dòng)效設(shè)計(jì)，編舞與動(dòng)作示教編程等等，緊鑼密鼓有序協(xié)同。但是臨近駐場彩排，需求變更的頻繁程度還是超乎我們意料?！?/p>
在一次又一次的深度加班之后，又考慮團(tuán)隊(duì)一部分火力還分散在支持 CES 展示任務(wù)，他發(fā)了一條朋友圈：「提前排雷，拒絕失控」，當(dāng)天迅速增調(diào)人手。
春晚項(xiàng)目組現(xiàn)場工作人員每天基本的工作節(jié)奏，都是根據(jù)春晚節(jié)目組提供的聯(lián)排日程安排表來進(jìn)行。在聯(lián)排日程安排表的基礎(chǔ)上，Walker 項(xiàng)目組會(huì)抽空安排一些舞臺(tái)測試、走位以及舞蹈動(dòng)作的環(huán)節(jié)。
楊雪是 Walker 團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目經(jīng)理，她最大的感受是，整個(gè)籌備的過程充滿了不確定的因素。導(dǎo)演會(huì)隨時(shí)根據(jù)現(xiàn)場的情況和表演的效果調(diào)整。在現(xiàn)場會(huì)隨時(shí)叫機(jī)器人上場，所以大家都是精神高度集中的狀態(tài)。
丁海明是電子通訊負(fù)責(zé)人，他介紹，春晚項(xiàng)目組的作息時(shí)間跟平常上班完全不一樣，彩排的重頭戲經(jīng)常是在晚上 11 點(diǎn)多甚至是凌晨一兩點(diǎn)。當(dāng)意外發(fā)生時(shí)，需要快速響應(yīng)和解決問題。比如無線接收模塊在排練過程中出現(xiàn)問題的話，需要馬上更換另一種方案，這個(gè)更換的所有工作需要在 1 天內(nèi)完成。
但是當(dāng)?shù)谝淮握讲逝牛牭降箶?shù)聲音響起的時(shí)候，丁海明特別激動(dòng)，他說，當(dāng)時(shí)手指都在顫抖，感受到了巨大的榮譽(yù)感和使命感。
劉益彰是 Walker 技術(shù)負(fù)責(zé)人，春晚正式開始前，他接受采訪時(shí)表示，「今年已經(jīng)和家里人說了大年三十不回家過年，但是因?yàn)檠胍暣和韺?duì)于保密方面的要求，就沒有說是因?yàn)?Walker 要上春晚的原因。希望在春晚的時(shí)候能給大家一個(gè)驚喜，還蠻期待的?！?/p>
據(jù)優(yōu)必選介紹，「Walker 機(jī)器人的舞姿融合了現(xiàn)代舞及 popping 流行舞，配合歌曲節(jié)奏的變化，機(jī)器人不斷變換隊(duì)形，由一排踏步走位排成三角陣型，加上萌趣、多變的眼部神情和實(shí)時(shí)模擬真實(shí)演唱的嘴部動(dòng)效，給觀眾帶來了別樣生動(dòng)的體驗(yàn)。」
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