波士頓動(dòng)力與行走機(jī)器人

關(guān)于這款機(jī)器人，有幾點(diǎn)需要特別注意：

新版本Atlas高5.9英尺（1.75 m ），重180磅（82 kg ），比前一代高6.2英尺（1.9m）重345磅（156kg）的型號(hào)更短更輕。Atlas為戶外和室內(nèi)應(yīng)用設(shè)計(jì)。它是電力驅(qū)動(dòng)和液壓制動(dòng)的。它的身體和腿中使用了傳感器來保持平衡，傳感器位于其四肢以防側(cè)翻，有些傳感器甚至能夠識(shí)別箱子或門上類似QR的編碼。還在頭部使用了激光雷達(dá)和立體傳感器以避開障礙物、評(píng)估地形和幫助導(dǎo)航。

Atlas是綁了一個(gè)外部電源來供電的，而這一版本則是電池供電，更時(shí)尚、更安靜、更靈活，所以比起上一個(gè)版本，新Atlas看起來看輕盈，走起路來健步如飛。

看起來波士頓動(dòng)力認(rèn)為電機(jī)還無力驅(qū)動(dòng)180磅機(jī)器人完成行走的任務(wù)，所以他們繼續(xù)使用了更為復(fù)雜（通常也更混亂）的液壓系統(tǒng)。其它有足機(jī)器人也同樣這么做，看起來這似乎是在電力的高效和液壓的高功率之前作出的妥協(xié)。其動(dòng)態(tài)平衡讓我們想起了早期的BigDog，但Atlas是依靠雙足行走的，這實(shí)在太強(qiáng)了，因?yàn)槠渲w在保證移動(dòng)速度的同時(shí)還需要支持上身。

我們目前還不清楚目前這款機(jī)器人的自動(dòng)化程度有多高。在戶外行走時(shí)，其激光雷達(dá)看起來并沒有太多旋轉(zhuǎn)，這意味著很有可能有人在遙控它。一些搬盒子的過程看起來是自動(dòng)的，但我們肯定要關(guān)注在該機(jī)器人將盒子碼在架子上時(shí)背后發(fā)生著什么。


Atlas雙足機(jī)器人在自主平衡方面取得了巨大進(jìn)步

尤其值得注意的是其在自主平衡上取得的進(jìn)步。Atlas是雙足人形機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性一直是學(xué)術(shù)界研究的難題。在去年DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽這樣的頂尖賽事里，參賽團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人面臨的最大難題是讓自己保持直立，那些世界一流的實(shí)驗(yàn)室做出的雙足機(jī)器人步態(tài)在平地上仍是小心翼翼，而且還經(jīng)常摔，當(dāng)然，也不能自己站起來。看一下這些機(jī)器人摔倒的視頻，你就能想象出讓機(jī)器人平衡站立和正常行走是多么困難的事情。

這些摔倒視頻看起來令人捧腹，但對(duì)于這些價(jià)值百萬美元的機(jī)器人來說，由于平衡能力不足導(dǎo)致的摔倒動(dòng)作可能會(huì)帶來毀滅性的打擊——儀器、電機(jī)和其他部件造成了嚴(yán)重?fù)p壞。因此，如何增加機(jī)器人的平衡能力，成為所有機(jī)器人公司所面臨的最嚴(yán)峻的問題。

從本次波士頓公司發(fā)布的視頻來看，他們很好的解決了這個(gè)問題，波士頓動(dòng)力公司對(duì)此沒有進(jìn)行詳細(xì)說明，但從公司創(chuàng)始人 Marc Raibert 在2015年8月份的FAB 11大會(huì)演講中可以看出一些端倪。他在現(xiàn)場展示了一段視頻，那時(shí)的 Atlas已經(jīng)能夠做到了在樹林中快速行走。

與那個(gè)在幾個(gè)月前 DARPA 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽中行走緩慢、摔的很慘的 Atlas 判若兩人。Raibert 說，關(guān)鍵在于他們的機(jī)器人可以通過快速移動(dòng)、選擇新的落腳點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。
關(guān)于波士頓動(dòng)力和逆天Atlas擬人機(jī)器人，這里有你想知道的一切。

在左邊是Atlas腿的一個(gè)版本。右邊則是波士頓動(dòng)力“未來的愿景”：這只腳將采用3D 打印，將所有的液壓元件直接打印到其結(jié)構(gòu)中。這只腳看上去有很多仿生的元素，比如“類動(dòng)脈式的液壓管道布局”、看上去很像骨頭的支架等。我們并沒有看到這條腿的實(shí)物圖片，但聽上去波士頓動(dòng)力已經(jīng)造出來了一個(gè)。Marc Raibert信心滿滿的說：「我現(xiàn)在還不能給你們展示機(jī)器人，但我們?cè)诤芘Φ赝七M(jìn)這個(gè)項(xiàng)目，并且我認(rèn)為到年底你們將看到使用類似這種技術(shù)制作的波士頓動(dòng)力機(jī)器人?！闺m然推遲了幾個(gè)月，但Atlas還是做到了。

除了Atlas，也有一些機(jī)器人團(tuán)隊(duì)很好的解決了機(jī)器人平衡的問題。在2015 DARPA 機(jī)器人挑戰(zhàn)賽中，許多參賽團(tuán)隊(duì)的機(jī)器人使用了Atlas，他們通過安裝他們自己的軟件并修改來讓機(jī)器人保持平衡。來自WPI-CMU的阿特拉斯機(jī)器人Warner是諸多Atlas中唯一一個(gè)沒有摔倒或需要重啟的機(jī)器人。在決賽的兩次嘗試中，他們都成功走到最后，拿下八分中的七分。這樣優(yōu)異表現(xiàn)的背后，是CMU機(jī)器人學(xué)院Christopher Atkeson教授組對(duì)穩(wěn)定步態(tài)的研究成果，尤其是組里博士生馮思遠(yuǎn)的工作，馮思遠(yuǎn)在3D行走方面的論文曾在13年的仿人機(jī)器人國際會(huì)議Humanoids上獲得過大會(huì)最佳論文（Best Paper）的榮譽(yù)。

Atlas展示了雙足機(jī)器人優(yōu)秀的平衡能力，但總有一些極端情況會(huì)讓它失去平衡，如何應(yīng)對(duì)？那就讓它們優(yōu)雅的摔倒。伍斯特理工學(xué)院的Matt DeDonato指出：「大多數(shù)的（機(jī)器人挑戰(zhàn)賽）參與者，都會(huì)關(guān)注機(jī)器人保持直立而不是關(guān)注找出更好的摔倒方式，尤其是當(dāng)每次摔倒，都會(huì)有大量的時(shí)間懲罰」。在與卡內(nèi)基梅隆大學(xué)合作中，為了減小損壞，當(dāng)檢測到摔倒時(shí)，Matt DeDonato的隊(duì)伍操控的阿特拉斯機(jī)器人都會(huì)關(guān)掉自身的執(zhí)行器，然后跛行前進(jìn)。在整個(gè)DAPRA挑戰(zhàn)中，DeDonato的隊(duì)伍保持著機(jī)器人始終站立。但是DeDonato指出：「隨著機(jī)器人的商業(yè)化，需要研究這個(gè)領(lǐng)域，畢竟機(jī)器人總會(huì)有摔倒的時(shí)候」。

對(duì)此，波士頓動(dòng)力創(chuàng)始人Marc Raibert指出：「當(dāng)他的隊(duì)伍開發(fā)一個(gè)四足機(jī)器人BigDog時(shí)，就開始思考怎樣保護(hù)一個(gè)即將摔落的機(jī)器人。最初的想法是當(dāng)檢測摔倒時(shí)，讓機(jī)器人的四肢失靈」。他說：「當(dāng)四肢碰到地面時(shí)，四肢如同長的杠桿，力量會(huì)直接作用在連接處。我們的確摔壞過BigDog的一些腿，所以我們重新對(duì)BigDog編程。當(dāng)出現(xiàn)摔倒時(shí)，就松動(dòng)它四肢的連接處。我們現(xiàn)在做的機(jī)器人都會(huì)檢測當(dāng)他們失去平衡時(shí)，對(duì)應(yīng)做出什么反應(yīng)。」

佐治亞理工學(xué)院研究者們從人類摔倒的行為中總結(jié)出一種算法，讓一個(gè)不平衡的機(jī)器人找出怎樣扭曲它的身體，使得它能減小與地面的碰撞力。為了驅(qū)散摔倒的動(dòng)力，這種算法會(huì)計(jì)算出機(jī)器人摔倒與地面產(chǎn)生的一系列接觸點(diǎn)。他們用一個(gè)小的人形機(jī)器人BioloidGP來測試算法，用Atlas來模擬實(shí)戰(zhàn)。研究成員Karen Liu表示，還會(huì)基于人類的條件反射給機(jī)器人建立一套類似的神經(jīng)系統(tǒng)