图灵汇官网

迪士尼的机器人创新：降低特效成本，提升娱乐体验

自1956年成立以来，迪士尼幻想工程（Walt Disney Imagineering，简称WDI）一直致力于打造各种迪士尼主题乐园。随着时间的推移，WDI的业务范围不断扩大，不仅负责设计和建造主题乐园，还涉足了机器人技术领域。这一领域的突破，不仅提高了娱乐项目的多样性，还在一定程度上降低了特效制作的成本。

WDI目前拥有超过140个不同的职位，涵盖了从插画师、建筑师到工程师、灯光设计师等多个专业领域。WDI的目标不仅仅是让科幻角色停留在荧幕上，他们希望把这些角色带到现实生活中，增强游客的体验感。

机器人项目：Project Kiwi

2018年，WDI启动了名为Project Kiwi的计划，这是一个动态的类人机器人，具备交互功能。机器人身高约0.75米，可以水平旋转50度，依然保持平衡。机器人背部连接的电缆主要用于控制，而不是电力传输。充满电后，Project Kiwi可以连续运行45分钟。

为了使机器人更贴合迪士尼的角色特征，WDI为其配备了定制的高速执行器，这些执行器具有扭矩功能，安装在机器人的结构中。此外，每个执行器还配有机械离合器和在线扭矩传感器，以实现低刚度控制，从而增加适应性和减少振动。

与市面上的其他类人机器人相比，WDI在Project Kiwi内部安装了许多独特的硬件设备。例如，锁骨和肩部仅具有五个自由度以支持耸肩功能，并具有扩展配置空间，用于展示自然手势。此外，Project Kiwi还搭载了移动处理器，以支持交互行为。

尽管Project Kiwi的尺寸只有0.75米，但它内部的结构比其他相同规模的类人机器人更为复杂。这给设计和组件选择带来了挑战。为了压缩尺寸，WDI几乎不使用电线和连接器，而是依赖一种集刚性和柔性材料于一体的电路板。然而，这种电路板非常复杂，增加了成本和制造时间。此外，根据角色的包装需求，Project Kiwi还需要增加髋部和膝部促动器的尺寸。

从软件角度来看，WDI花费大量时间开发运动规划和动画工具，以便动画师能够为Project Kiwi编写个性化的步态、手势和表情。然而，由于物理定律无法改变，Project Kiwi目前只能在平整的地面上进行程序化的行走和舞蹈，未来可能会增加上楼梯等功能。

Project Kiwi项目负责人Scott LaValley表示：“我们经常从角色动画和游戏开发中汲取灵感。尽管机器人角色比虚拟角色受到更多限制，但我们正在解决许多相同的问题。另一个技巧是在设计过程的早期应用运动研究，包括动画、运动捕捉和模拟工具，以满足任何新机器人生成功能的需求。”

不止一款机器人

除了Project Kiwi，迪士尼还开发了其他类型的机器人。2013年，迪士尼推出了一种快速骨架设计工具，这是一种机电一体化的机器人，通过隐藏轴承和连接器，并利用动力装置使其能够在画布上绘制运动轨迹。这项技术大大减少了动画制作的时间，只需不到半小时就能完成，效率比传统手绘提高了数百倍。

2016年，迪士尼又推出了名为Jimmy的液压驱动机器人。Jimmy没有使用常见的电机和齿轮，而是依靠迪士尼自主研发的液压执行器。这使得Jimmy的灵活性远超同期的电动机器人。

2020年，迪士尼继续开发表情机器人Gaze，该机器人旨在真实地模拟人类面部表情，特别是通过自然眨眼的方式表达眼神和情绪。Gaze通过胸前的摄像头和计算机视觉技术，感知面前的人并与其互动。Gaze的设计注重细微表情的模拟，包括眼球的转动、眨眼频率和头部动作，同时还能自动响应人类的接近。

商业启示

迪士尼研发的机器人具有共同的特点，它们的研发目的是为了表演，且这些机器人大多以人或动物为基础。这些机器人虽然是定制化的，但也具备通用性。定制化体现在，每款机器人都不会批量生产，它们的生产和制造都有明确且单一的目的。而通用性则表现在这些机器人都具有强大的扩展能力，一旦穿上角色服装，配合相应的运动规划，就能立即成为那个角色。

迪士尼是全球娱乐行业的领军企业，旗下的八大IP总价值接近4000亿美元。事实上，迪士尼的技术外延甚至超越了大多数机器人公司。

以《复仇者联盟4》为例，该电影的拍摄成本为3.65亿美元，其中特效支出不到1.5亿美元，占比低于40%。相比之下，《阿凡达》的特效成本超过1.5亿美元，占总投资的63%。尽管《阿凡达》的特效令人惊叹，但十年间，特效技术的进步使得《复仇者联盟4》在荧幕上的表现力更加出色。这得益于机器人技术带来的便利，使迪士尼能够以更低的成本实现更丰富的视觉效果。

这些专为影视特效设计的机器人目前尚未大规模应用，全球范围内也只有迪士尼广泛采用机器人技术拍摄电影。相比之下，传统的影视公司如派拉蒙和20世纪福克斯，仍然主要依赖特效技术。

尽管类人机器人的开发工作非常复杂，涉及多个交叉学科，但现有机器人技术与传统机器人相比，差异并不显著。工业机器人市场已经饱和，服务机器人也难以成为刚需。

迪士尼的机器人开发为整个机器人产业开辟了一条全新的市场。2020年，全球动漫、视觉特效和视频游戏行业的市场规模达到2610亿美元，特效成本约占作品总成本的20%到25%。每台Project Kiwi的成本不到10万美元，相关角色服装的价格约为100美元。相比之下，使用Project Kiwi可以减少特效制作成本超过1000万美元（针对多个角色）。实际上，机器人在影视作品中带来的成本降低难以量化，某些特定场景甚至可以完全替代特效技术。

正如网络上流传的一句话：“全世界都在催你长大，只有迪士尼守护着你心中的童话。”不过，迪士尼守护的方式也在不断进步。