波士頓動力如何重新定義機器人的敏捷度

（文章來源：機器人大講堂）

波士頓動力公司受到生物啟發(fā)而制造的機器人，經常以高超的敏捷度和像動物一般的反射行為讓人驚掉大牙。但是，這些杰作并沒有阻止波士頓動力將他們的技術推向新的高度。他們最新的雙腿機器人產品可以跋山涉水，翻越障礙物，甚至可以像體操運動員一樣完成空翻。每當波士頓動力在油管上發(fā)布新產品的相關視頻時，都會迅速收到百萬點擊量。這可謂是第一個可以被稱為互聯網明星的機器人。

近幾年，波士頓動力創(chuàng)造了一系列能力強大的機器人，并把他們分別命名為BigDog，SandFlea，WildCat，這簡直是創(chuàng)造了一個小型動物園?。‘斘覀儏⒂^時，我們把目光鎖定在該公司目前為止最先進的兩個機器人上，分別是四足機器人Spot，和人類尺寸的仿人機器人Atlas。

Spot可以感知周邊環(huán)境，因此可以在大部分復雜地面上行進。波士頓動力已經開放了Spot機器人的租賃服務，同時計劃每年生產一千臺以上。他們設想了Spot的應用場景，包括打包，檢查工業(yè)現場，執(zhí)行危險品任務，甚至可以運輸包裹。當然，Spot機器人在油管上有極高的聲望。甚至，他已經在馬戲團亮相了，開啟了自己的演藝生涯。

我們的另一個拍攝對象是Atlas，他是波士頓動力最大的明星。這個150厘米高的人形機器人具有出色的運動性能。為了驅動Atlas，波士頓動力的工程師們重新設計了一套復雜且緊湊有力的液壓系統(tǒng)。這套系統(tǒng)為80公斤的Atlas提供了強大的動力，使其可以完成一些這么大尺寸機器人看起來無法完成的任務，包括雜技般的飛躍和翻滾。

當波士頓動力專注于制造機器人時，其實他們早就證明了他們可以賣出機器人。自1992年從MIT衍生并成立以來，波士頓動力一直以研發(fā)為中心，其早期的大部分資金來自美國的軍方。自2017年被軟銀收購以來，他們似乎加快了商業(yè)化進程。眾所周知，軟銀的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官孫正義（Masayoshi Son）十分熱愛機器人，當然也熱愛利潤。

Spot的推出對于波士頓動力來說是重要的一步，因為它試圖“制造”他們的發(fā)明產物。當然，Raibert表示波士頓動力將始終堅持他們的長期目標：他們想要制造能與世界動態(tài)交互的機器人，就像動物和人之間的關系一樣。要說到有什么改變？當然有。當Raibert還是機器人研究員時，他統(tǒng)計文章的引用數，而現在，他統(tǒng)計油管的瀏覽量。

波士頓動力設計了神奇的移動機器人Spot用以進行多樣化的應用。公司并沒有給出Spot的價格是多少，他們只提供給特定的客戶進行租賃。借助有效的載荷托架，Spot可以在背部增加多達14公斤的額外硬件。波士頓動力給出了一套參考的解決方案，他們在Spot背部安裝了一個6自由度機械臂，這讓機器人具有了抓取物件和開門等技能。

Spot的硬件幾乎完全是定制設計的，包括用于控制的功能強大的處理板以及用于感知的傳感器模塊。傳感器布置在機器人的前側，后側和兩側。每個模塊均包括一對立體相機，一個廣角相機和一個紋理投影儀，可以增強低光度下的3D感應。這些傳感器使Spot可以使用SLAM導航方法，或同時進行定位和地圖繪制來自動繞行障礙物。

除了自主行為以外，Spot同時支持操作者使用游戲手柄控制。但即使在操作模式，Spot仍然展示出高度的自動化程度。如果前方有障礙物，Spot將自動避開。如果有臺階，Spot會選擇爬過。機器人在無需操作員的任何輸入的情況下進入這些操作模式，然后完全自行執(zhí)行相關動作。如果是下臺階，Spot將采用倒行的方式。波士頓動力表示這是一種最穩(wěn)定的模式。

Spot的腿由12個通過齒輪減速的高扭矩定制DC電機驅動。機器人可以實現向前行走，側身，向后行走，也可以在trot步態(tài)下達到最高1.6米每秒的速度，可以原地轉彎。同時，也可以使用其他步態(tài)。在一個廣為流傳的油管視頻中，Spot甚至跟著節(jié)拍完成了一曲“Uptown Funk”!

Atlas由一個包含28個驅動器的液壓系統(tǒng)提供動力。這些驅動器是充滿高壓流體的氣缸，可以用很大的力來驅動活塞。它們的高性能部分歸功于定制的伺服閥，該閥比波士頓動力公司在早期設計中使用的伺服閥要小得多，同時也更輕便。盡管從外面看不出這些結構，Atlas內部充滿了這些液壓驅動器，以及連接驅動器的流體線路。當其中一條管線破裂時，Atlas的液壓油就會泄露，而液壓油恰好是紅色的，就像人流血一樣！

當前版本的Atlas是對2015年DARPA機器人挑戰(zhàn)賽原始模型的徹底升級。最新的機器人更輕，而且更敏捷！波士頓動力公司使用工業(yè)級3D打印機來制造關鍵的結構部件，從而使機器人具有比早期設計更高的強度重量比。下一代Atlas還可以做其前任無法做到的事情，他將可以實現跌倒后自行起身。

為了控制Atlas，操作員可以通過手動控制器提供一般轉向，而機器人則使用其立體攝像頭和激光雷達來適應環(huán)境的變化。Atlas還可以自主執(zhí)行某些任務。例如，如果將特殊的條形碼類型的標簽添加到紙板箱上，Atlas就可以將識別出來并把它們撿起來，堆疊或放置在架子上。

Atlas的控制軟件并未明確告知機器人如何移動關節(jié)，而是采用了數學模型來說明機器人身體的基本物理原理以及它如何與環(huán)境相互作用。Atlas依靠其整個身體來進行平衡和移動。當跳過障礙物或進行雜技表演時，機器人不僅使用腿，而且還運用其上身，擺動手臂以像運動員一樣推動自己。
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