波士顿动力如何重新定义机器人的敏捷度

（文章来源：机器人大讲堂）

波士顿动力公司受到生物启发而制造的机器人，经常以高超的敏捷度和像动物一般的反射行为让人惊掉大牙。但是，这些杰作并没有阻止波士顿动力将他们的技术推向新的高度。他们最新的双腿机器人产品可以跋山涉水，翻越障碍物，甚至可以像体操运动员一样完成空翻。每当波士顿动力在油管上发布新产品的相关视频时，都会迅速收到百万点击量。这可谓是第一个可以被称为互联网明星的机器人。

近几年，波士顿动力创造了一系列能力强大的机器人，并把他们分别命名为BigDog，SandFlea，WildCat，这简直是创造了一个小型动物园啊！当我们参观时，我们把目光锁定在该公司目前为止最先进的两个机器人上，分别是四足机器人Spot，和人类尺寸的仿人机器人Atlas。

Spot可以感知周边环境，因此可以在大部分复杂地面上行进。波士顿动力已经开放了Spot机器人的租赁服务，同时计划每年生产一千台以上。他们设想了Spot的应用场景，包括打包，检查工业现场，执行危险品任务，甚至可以运输包裹。当然，Spot机器人在油管上有极高的声望。甚至，他已经在马戏团亮相了，开启了自己的演艺生涯。

我们的另一个拍摄对象是Atlas，他是波士顿动力最大的明星。这个150厘米高的人形机器人具有出色的运动性能。为了驱动Atlas，波士顿动力的工程师们重新设计了一套复杂且紧凑有力的液压系统。这套系统为80公斤的Atlas提供了强大的动力，使其可以完成一些这么大尺寸机器人看起来无法完成的任务，包括杂技般的飞跃和翻滚。

当波士顿动力专注于制造机器人时，其实他们早就证明了他们可以卖出机器人。自1992年从MIT衍生并成立以来，波士顿动力一直以研发为中心，其早期的大部分资金来自美国的军方。自2017年被软银收购以来，他们似乎加快了商业化进程。众所周知，软银的创始人兼首席执行官孙正义（Masayoshi Son）十分热爱机器人，当然也热爱利润。

Spot的推出对于波士顿动力来说是重要的一步，因为它试图“制造”他们的发明产物。当然，Raibert表示波士顿动力将始终坚持他们的长期目标：他们想要制造能与世界动态交互的机器人，就像动物和人之间的关系一样。要说到有什么改变？当然有。当Raibert还是机器人研究员时，他统计文章的引用数，而现在，他统计油管的浏览量。

波士顿动力设计了神奇的移动机器人Spot用以进行多样化的应用。公司并没有给出Spot的价格是多少，他们只提供给特定的客户进行租赁。借助有效的载荷托架，Spot可以在背部增加多达14公斤的额外硬件。波士顿动力给出了一套参考的解决方案，他们在Spot背部安装了一个6自由度机械臂，这让机器人具有了抓取物件和开门等技能。

Spot的硬件几乎完全是定制设计的，包括用于控制的功能强大的处理板以及用于感知的传感器模块。传感器布置在机器人的前侧，后侧和两侧。每个模块均包括一对立体相机，一个广角相机和一个纹理投影仪，可以增强低光度下的3D感应。这些传感器使Spot可以使用SLAM导航方法，或同时进行定位和地图绘制来自动绕行障碍物。

除了自主行为以外，Spot同时支持操作者使用游戏手柄控制。但即使在操作模式，Spot仍然展示出高度的自动化程度。如果前方有障碍物，Spot将自动避开。如果有台阶，Spot会选择爬过。机器人在无需操作员的任何输入的情况下进入这些操作模式，然后完全自行执行相关动作。如果是下台阶，Spot将采用倒行的方式。波士顿动力表示这是一种最稳定的模式。

Spot的腿由12个通过齿轮减速的高扭矩定制DC电机驱动。机器人可以实现向前行走，侧身，向后行走，也可以在trot步态下达到最高1.6米每秒的速度，可以原地转弯。同时，也可以使用其他步态。在一个广为流传的油管视频中，Spot甚至跟着节拍完成了一曲“Uptown Funk”!

Atlas由一个包含28个驱动器的液压系统提供动力。这些驱动器是充满高压流体的气缸，可以用很大的力来驱动活塞。它们的高性能部分归功于定制的伺服阀，该阀比波士顿动力公司在早期设计中使用的伺服阀要小得多，同时也更轻便。尽管从外面看不出这些结构，Atlas内部充满了这些液压驱动器，以及连接驱动器的流体线路。当其中一条管线破裂时，Atlas的液压油就会泄露，而液压油恰好是红色的，就像人流血一样！

当前版本的Atlas是对2015年DARPA机器人挑战赛原始模型的彻底升级。最新的机器人更轻，而且更敏捷！波士顿动力公司使用工业级3D打印机来制造关键的结构部件，从而使机器人具有比早期设计更高的强度重量比。下一代Atlas还可以做其前任无法做到的事情，他将可以实现跌倒后自行起身。

为了控制Atlas，操作员可以通过手动控制器提供一般转向，而机器人则使用其立体摄像头和激光雷达来适应环境的变化。Atlas还可以自主执行某些任务。例如，如果将特殊的条形码类型的标签添加到纸板箱上，Atlas就可以将识别出来并把它们捡起来，堆叠或放置在架子上。

Atlas的控制软件并未明确告知机器人如何移动关节，而是采用了数学模型来说明机器人身体的基本物理原理以及它如何与环境相互作用。Atlas依靠其整个身体来进行平衡和移动。当跳过障碍物或进行杂技表演时，机器人不仅使用腿，而且还运用其上身，摆动手臂以像运动员一样推动自己。
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