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创新公司经历硬件领域100多次战役 他造钢铁侠帮下肢残疾人士行走 原型机已完成80%
云湛2016/07/05
文章约3100字,阅读需要8分钟
◆ 李响办公室里贴满了乔布斯,但现在他开始崇拜马斯克了。
文| 铅笔道 记者 贾民将
导语

“改变世界是孤独的。” 采访前李响用微信发来一句话。

李响说话风趣幽默,十分外向,用他的话叫“很爱现”,但他现在的事业决定了很多分享只能闷在肚里,一个人煎熬。

2015年的2月,他受钢铁侠启发,想做出一套能穿在身上、帮下肢残疾的人行走的外骨骼。

做一款钢铁侠?这是常人不敢想的奢望,但李响却在这条孤独的路上走了一年半,原型机迭代了5次。

◆ 尖叫科技第5代外骨骼

由于很多细节还需保密,所以连合作伙伴都不理解他在做什么,投资人也对其质疑、打击。李响很想参加各种各样的发布会,但到了发布会现场,又发现什么都不能说。

“凌晨四五点钟,在办公室刷机,看着十几罐红牛时最孤独。”李响叹了口气。

注: 李响已确认文中数据真实无误,铅笔道愿与他一起为内容真实性背书。

做钢铁侠?

李响是位真正意义上的硬件极客。从2011年起,他就组织了一支智能硬件团队,帮别人写方案、开发产品。“别人做过的会觉得不好玩儿,所以我们从不做抄袭的产品。”

无论什么硬件,李响花上15~20天都能做出来。他前后做过100多个项目,打过100次战役。其中不乏各种乱七八糟的构想,但很多已交付,如永远让人不会感冒的电风扇、车震伴侣、智能自行车、核电池等。

“电池装了2个氚衰变反应堆,能10年持续放电,但由于政策原因被无限期暂停”。

所以对李响来说,很多硬件到了他手里,一眼就能被看穿结构和技术原理。

2014年11月的一天,李响在翻微信,看到有位投资人加他好友,签名上备注:在创业的路上贩卖理想的春药。 “你卖不卖智能硬件的春药?”“只要有梦想,都卖!”

与李响对话的是真顺基金的合伙人李祝捷。当时真顺基金刚成立,还窝在北京一间商住两用的破楼里,“还是跟人合用的”。李响最终在楼里的一个小房间找到对方,聊了2个小时,决定这次“要生一个别人生不出的儿子”。

2014年12月天使轮融资到账,随后,李响接连尝试了3个方向:1、利用光谱仪做智能筷子,“一支成本600多元”;2、无人机,李响想做一个如碟子一样定在头上不动的无人机;3、净化器,当时他的净化器可以让房间的空气像旋涡一样旋转,净化效率提升5倍。

由于过去积累了大量模板,所以研发速度很快。一个月之内,光谱议做出了50%,净化器也做出了一个样机,无人机也完成了精准悬停。但大家分析一番:智能筷子不靠谱,无人机非常容易被抄袭,另外当时小米做了净化器,所以这3个方向都被否决。

正巧,当时《钢铁侠2》热播,那就搞一个钢铁侠?面对这种想法,常人第一反应就认为这是不可能完成的任务,但李响却越琢磨越兴奋。

“智能就两条线,穿戴和家居。穿戴的最高境界就是把机器穿在身上,我想不出更极致的了。”

“现在是真实的,未来是虚拟的,虚拟和真实之间需要介质。阿凡达中,人躺在棺材里才能被控制,棺材就是跟人完全贴合的设备,所以外骨骼很可能是未来虚拟和现实交互的界面。”

既是智能穿戴的最高境界,又是未来虚拟世界的边界,这充满着无穷的魅力。

先硬件后软件

去年2月9日,确立外骨骼方向后不久,李响注册公司“尖叫科技”。由于上肢比下肢更易实现,所以他想先攻克下肢,将一个人的下肢用机器骨骼武装起来,以帮助两类人:1、让行走不便的人能正常行走;2、让已经走路便利的人走得更猛、跳得更高、跑得更远。

虽然前方是一片未知,但李响毕竟身经百战,立马规划出完成产品所需的4大部件。

1、人体传感器矩阵,判断人的意图。2、环境传感器(集群),探测环境,让机器不要撞墙,走楼梯时,要能判断出楼梯。3、运算中心与交互式指令集(CPU),要运算传感器抓取的部分数据。4、电力、动力与结构系统。

总体来说,传感器、电机动力、CPU都不是难点,困难的地方在于软硬件结合的算法。

规划清楚后,团队一部分人负责传感器,一部分负责外观结构,几个部分同步进行。2个月时间,4部分均准备好。

全部组装在一起后,才到了软件的算法环节。软件要与硬件磨合,这是一个相互调试的过程。“最终目标就是让这一坨物件能穿在身上,向前走动。”

组装时要接上电,通上所有传感器数据,互动过程中会有数据出来,通过电机来推动人,再来看人的反馈。“一开始也不用很精确的数据,靠肉体去感知就够了。”

调试时,可以按关节调,如先调一个轴(膝盖),人机互动过程中,具体步骤如下:人体产生反应,机器抓取数据,再被动地驱动电机,一边抓一边驱动。“就像两个人打羽毛球,本质是人机对话。”

研发出第一代原型机

为了做出合适的算法,李响尝试颇多:如模拟熊走路的姿态,抓取后,将姿态写进硬件(刷机);或者买个跑步机,一个人穿着外骨骼跑,去抓取数据……

硬件上的困难主要来自于人体工学。“如果是纯机器,可以随便翻跟头,但人在里面,就要考虑人体的适应,不能让人受伤。”

具体来看,人的大腿、小腿、骨盆,甚至走路姿态都有不同。调试时需要考虑什么时候跟人对抗,什么时候跟人协同。所有人都以为膝盖是一个弧形的轴,但其实膝盖由多个轴构成,所以在膝盖部分,要留出足够的空间,让膝盖能够挪动。

同样,脚踝、骨盆等也是多轴的复杂结构。

难点在于,如何知道大小腿等不同肌肉的舒张程度,人体的角度、力度、速度,据此判断出人的意图:是要往前跨一步还是两步,是准备跑还是准备跳?

预判之后,还要后发先至,不能脚跨了出去,机器还没反应过来。“我看你拿出了烟,就赶在你前面给你点上,你要自己点上了我会很没面子。”

算法是一种可能性,所有行为都写在源代码里,“总共有几十万条预判的程序在里面”。理论上3条就能覆盖所有动作,但几万条能保证更加细致。比如女性和男性走路就不同,女性人群是骨盆驱动,所以她们走路时骨盆摆动比较大,而男性人群是大腿驱动,老年人是小腿驱动。

一条腿会有上、下、脚3个点,这3个点的设计就不一样,再加上肌肉、骨骼等更多维度因素,划出来的曲线也不一样,那这时把这曲线储存下来,就是算法结果,算法就是经验值。

总体上,李响有一套方法论。在算法方面,一般开发人员遵循严谨的开发逻辑和实验顺序,这种方法成本很高、很耗时间。而尖叫科技的开发方法是框架的、动态的,“在产品中铺设一根恒量,就能最高速度地校验变量”,这能大幅缩短开发周期。

“就像造房子一样,别人从一楼往上慢慢盖,而我们是把框架搭好,之后哪个不好补哪个,先搭结构再添墙。”

结构化设计要求通晓全局,以及很强的预判能力。这预判能力来自于经验与视野,“去过火星的人和没到过的,对地球的看法就不一样”。

框架一旦形成,未来的研发就能批处理,升级会加速许多。

5代原型机

2015年8月,尖叫科技外骨骼第一代原型机研发出来。当时正值半夜,办公室里有3~4个人,都瞪大眼睛,期待着这次的成果。

“机器哥”(团队成员)穿上外骨骼后准备行走,外骨骼后拖了很多线,还发出了电机的声音,由于脚不能离地,所以走路时候是有点像鬼,像贞子一样。

但终究迈了几步路,“迈了几步跟迈了一百步是没区别的”,所以算是成功了。

接下来仍是巨大的变量,“就像在海上不确定地前行,身在何处都不知道”。

调试还在继续,路径很简单:抓取数据,感知环境、驱动行为,再加上人机交互,变量节点共有5~6个。围绕着这些节点,一个个去修正。比方走得像鬼一样,原因可能是迈步过程中,腰部不顺畅,也可能是因为2个变量没处理好在对抗。“路径听起来简单,但细节要复杂得多。”

第二代的改进主要是在外观上。第一代的支架是钢结构,设计很刚性,这让体验很差。现在柔性结构了,变得有幅度了,跟骨骼是贴合的。

这得益于李响对人体骨骼的研究:为什么大腿骨骼长成这样,为什么小腿长这样,为什么手上有耻骨和桡骨。“人体才是最好的老师,人体骨骼力和结构非常合理。”所以当李响把大腿外侧做得跟大腿的骨骼一样后,发现它更有效、更轻,最细的部分跟一根小手指头一样。

下一代中,李响还做了其他尝试,如用液压来代替电机。液压的力量大,可以轻而易举背起10个美女。但液压不柔性,只有0和1,没有中间过程,对人体容易造成伤害。电机不一样,它动作完成一半可以收回去,有保护状态。所以李响在这方面浪费2个月后,现在坚决使用电机。

◆ 技术官在跑步机上测试产品

按照每两个月迭代一次的速度,到了今年5月,尖叫科技外骨骼第5代研发出来。

第一代走得像鬼,第五代走得像人,中间是慢慢像人的过程。每一代的改变都是微调,没有阶段性的突破。”

在第5代中,人的行为完善程度达到65%,“已初步实现上楼梯功能,行走速度可以调整,目前行走速度控制在正常步速的2/3左右”。硬件的完善程度达到80%,人机的交互程度达到60%以上。整套外骨骼重量9公斤,可待机7天。

“2016年最后一记钟声敲响之前,我们的样机会完成,到时就可以去Kickstar众筹,就可以开发布会了。”

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