波士頓動(dòng)力與行走機器人

關(guān)于這款機器人，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）的型號更短更輕。Atlas為戶(hù)外和室內應用設計。它是電力驅動(dòng)和液壓制動(dòng)的。它的身體和腿中使用了傳感器來(lái)保持平衡，傳感器位于其四肢以防側翻，有些傳感器甚至能夠識別箱子或門(mén)上類(lèi)似QR的編碼。還在頭部使用了激光雷達和立體傳感器以避開(kāi)障礙物、評估地形和幫助導航。

Atlas是綁了一個(gè)外部電源來(lái)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(lái)看輕盈，走起路來(lái)健步如飛。

看起來(lái)波士頓動(dòng)力認為電機還無(wú)力驅動(dòng)180磅機器人完成行走的任務(wù)，所以他們繼續使用了更為復雜（通常也更混亂）的液壓系統。其它有足機器人也同樣這么做，看起來(lái)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)在太強了，因為其肢體在保證移動(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器人的自動(dòng)化程度有多高。在戶(hù)外行走時(shí)，其激光雷達看起來(lái)并沒(méi)有太多旋轉，這意味著(zhù)很有可能有人在遙控它。一些搬盒子的過(guò)程看起來(lái)是自動(dòng)的，但我們肯定要關(guān)注在該機器人將盒子碼在架子上時(shí)背后發(fā)生著(zhù)什么。


Atlas雙足機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是雙足人形機器人，其運動(dòng)穩定性一直是學(xué)術(shù)界研究的難題。在去年DARPA機器人挑戰賽這樣的頂尖賽事里，參賽團隊的機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)驗室做出的雙足機器人步態(tài)在平地上仍是小心翼翼，而且還經(jīng)常摔，當然，也不能自己站起來(lái)?？匆幌逻@些機器人摔倒的視頻，你就能想象出讓機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(lái)令人捧腹，但對于這些價(jià)值百萬(wàn)美元的機器人來(lái)說(shuō)，由于平衡能力不足導致的摔倒動(dòng)作可能會(huì )帶來(lái)毀滅性的打擊——儀器、電機和其他部件造成了嚴重損壞。因此，如何增加機器人的平衡能力，成為所有機器人公司所面臨的最嚴峻的問(wèn)題。

從本次波士頓公司發(fā)布的視頻來(lái)看，他們很好的解決了這個(gè)問(wèn)題，波士頓動(dòng)力公司對此沒(méi)有進(jìn)行詳細說(shuō)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。他在現場(chǎng)展示了一段視頻，那時(shí)的 Atlas已經(jīng)能夠做到了在樹(shù)林中快速行走。

與那個(gè)在幾個(gè)月前 DARPA 機器人挑戰賽中行走緩慢、摔的很慘的 Atlas 判若兩人。Raibert 說(shuō)，關(guān)鍵在于他們的機器人可以通過(guò)快速移動(dòng)、選擇新的落腳點(diǎn)來(lái)實(shí)現動(dòng)態(tài)平衡。
關(guān)于波士頓動(dòng)力和逆天Atlas擬人機器人，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(lái)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構中。這只腳看上去有很多仿生的元素，比如“類(lèi)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(méi)有看到這條腿的實(shí)物圖片，但聽(tīng)上去波士頓動(dòng)力已經(jīng)造出來(lái)了一個(gè)。Marc Raibert信心滿(mǎn)滿(mǎn)的說(shuō)：「我現在還不能給你們展示機器人，但我們在很努力地推進(jìn)這個(gè)項目，并且我認為到年底你們將看到使用類(lèi)似這種技術(shù)制作的波士頓動(dòng)力機器人?！闺m然推遲了幾個(gè)月，但Atlas還是做到了。

除了Atlas，也有一些機器人團隊很好的解決了機器人平衡的問(wèn)題。在2015 DARPA 機器人挑戰賽中，許多參賽團隊的機器人使用了Atlas，他們通過(guò)安裝他們自己的軟件并修改來(lái)讓機器人保持平衡。來(lái)自WPI-CMU的阿特拉斯機器人Warner是諸多Atlas中唯一一個(gè)沒(méi)有摔倒或需要重啟的機器人。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)異表現的背后，是CMU機器人學(xué)院Christopher Atkeson教授組對穩定步態(tài)的研究成果，尤其是組里博士生馮思遠的工作，馮思遠在3D行走方面的論文曾在13年的仿人機器人國際會(huì )議Humanoids上獲得過(guò)大會(huì )最佳論文（Best Paper）的榮譽(yù)。

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

對此，波士頓動(dòng)力創(chuàng )始人Marc Raibert指出：「當他的隊伍開(kāi)發(fā)一個(gè)四足機器人BigDog時(shí)，就開(kāi)始思考怎樣保護一個(gè)即將摔落的機器人。最初的想法是當檢測摔倒時(shí)，讓機器人的四肢失靈」。他說(shuō)：「當四肢碰到地面時(shí)，四肢如同長(cháng)的杠桿，力量會(huì )直接作用在連接處。我們的確摔壞過(guò)BigDog的一些腿，所以我們重新對BigDog編程。當出現摔倒時(shí)，就松動(dòng)它四肢的連接處。我們現在做的機器人都會(huì )檢測當他們失去平衡時(shí)，對應做出什么反應?！?br/>
佐治亞理工學(xué)院研究者們從人類(lèi)摔倒的行為中總結出一種算法，讓一個(gè)不平衡的機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。為了驅散摔倒的動(dòng)力，這種算法會(huì )計算出機器人摔倒與地面產(chǎn)生的一系列接觸點(diǎn)。他們用一個(gè)小的人形機器人BioloidGP來(lái)測試算法，用Atlas來(lái)模擬實(shí)戰。研究成員Karen Liu表示，還會(huì )基于人類(lèi)的條件反射給機器人建立一套類(lèi)似的神經(jīng)系統