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标题: 关于波士顿动力和逆天Atlas拟人机器人，这里有你想知道的一切 [打印本页]

作者: admin 时间: 2016-9-19 21:56
标题: 关于波士顿动力和逆天Atlas拟人机器人，这里有你想知道的一切
　　波士顿动力发布新一代双足机器人Atlas，表现惊艳
　　谷歌旗下的机器人公司Boston Dynamics发布了新一代Atlas视频，将人形机器人的发展带到了更高的高度，视频中新Atlas进行了户外行走、搬盒子、自主稳定和自主站立等任务，虽然还不尽完美，但和上一代比起来，新款机器人可以说在上一代的基础上实现了技术飞跃。
　　关于这款机器人，有几点需要特别注意：
　　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）的型号更短更轻。
　　Atlas为户外和室内应用设计。它是电力驱动和液压制动的。它的身体和腿中使用了传感器来保持平衡，传感器位于其四肢以防侧翻，有些传感器甚至能够识别箱子或门上类似QR的编码。还在头部使用了激光雷达和立体传感器以避开障碍物、评估地形和帮助导航。
　　Atlas是绑了一个外部电源来供电的，而这一版本则是电池供电，更时尚、更安静、更灵活，所以比起上一个版本，新Atlas看起来看轻盈，走起路来健步如飞。
　　看起来波士顿动力认为电机还无力驱动180磅机器人完成行走的任务，所以他们继续使用了更为复杂（通常也更混乱）的液压系统。其它有足机器人也同样这么做，看起来这似乎是在电力的高效和液压的高功率之前作出的妥协。
　　其动态平衡让我们想起了早期的BigDog，但Atlas是依靠双足行走的，这实在太强了，因为其肢体在保证移动速度的同时还需要支持上身。
　　我们目前还不清楚目前这款机器人的自动化程度有多高。在户外行走时，其激光雷达看起来并没有太多旋转，这意味着很有可能有人在遥控它。一些搬盒子的过程看起来是自动的，但我们肯定要关注在该机器人将盒子码在架子上时背后发生着什么。
　　它会翻倒，但它不仅不会死，还能自己站起来。机器人下面垫了一些软垫，而一段视频也不能透露更多关于其稳定性的信息，但和其它人形机器人比起来，它确实优秀太多了（比如CHIMP机器人）。
　　「这十分令人惊讶，」加州大学伯克利分校的机器人学教授Ken Goldberg说，「它们的运动真的流畅了许多。」机器人格外流畅的运动会让他觉得很奇怪，特别是当人们用曲棍球棒戳Atlas时。他还表示：「当机器人遇到具有冲击力的突发事件（我们称之为『刺激』）时，对系统来说相应是非常困难的。」Atlas的反应尤其令人印象深刻，因为研究人员推的是它的胸部，即重心的位置。
　　Atlas双足机器人在自主平衡方面取得了巨大进步
　　尤其值得注意的是其在自主平衡上取得的进步。Atlas是双足人形机器人，其运动稳定性一直是学术界研究的难题。在去年DARPA机器人挑战赛这样的顶尖赛事里，参赛团队的机器人面临的最大难题是让自己保持直立，那些世界一流的实验室做出的双足机器人步态在平地上仍是小心翼翼，而且还经常摔，当然，也不能自己站起来。看一下这些机器人摔倒的视频，你就能想象出让机器人平衡站立和正常行走是多么困难的事情。
　　这些摔倒视频看起来令人捧腹，但对于这些价值百万美元的机器人来说，由于平衡能力不足导致的摔倒动作可能会带来毁灭性的打击——仪器、电机和其他部件造成了严重损坏。因此，如何增加机器人的平衡能力，成为所有机器人公司所面临的最严峻的问题。
　　从本次波士顿公司发布的视频来看，他们很好的解决了这个问题，波士顿动力公司对此没有进行详细说明，但从公司创始人 Marc Raibert 在2015年8月份的FAB 11大会演讲中可以看出一些端倪。他在现场展示了一段视频，那时的 Atlas已经能够做到了在树林中快速行走。
　　与那个在几个月前 DARPA 机器人挑战赛中行走缓慢、摔的很惨的 Atlas 判若两人。Raibert 说，关键在于他们的机器人可以通过快速移动、选择新的落脚点来实现动态平衡。

　　在左边是Atlas腿的一个版本。右边则是波士顿动力“未来的愿景”：这只脚将采用3D 打印，将所有的液压元件直接打印到其结构中。这只脚看上去有很多仿生的元素，比如“类动脉式的液压管道布局”、看上去很像骨头的支架等。我们并没有看到这条腿的实物图片，但听上去波士顿动力已经造出来了一个。Marc Raibert信心满满的说：「我现在还不能给你们展示机器人，但我们在很努力地推进这个项目，并且我认为到年底你们将看到使用类似这种技术制作的波士顿动力机器人。」虽然推迟了几个月，但Atlas还是做到了。
　　除了Atlas，也有一些机器人团队很好的解决了机器人平衡的问题。在2015 DARPA 机器人挑战赛中，许多参赛团队的机器人使用了Atlas，他们通过安装他们自己的软件并修改来让机器人保持平衡。来自WPI-CMU的阿特拉斯机器人Warner是诸多Atlas中唯一一个没有摔倒或需要重启的机器人。在决赛的两次尝试中，他们都成功走到最后，拿下八分中的七分。这样优异表现的背后，是CMU机器人学院Christopher Atkeson教授组对稳定步态的研究成果，尤其是组里博士生冯思远的工作，冯思远在3D行走方面的论文曾在13年的仿人机器人国际会议Humanoids上获得过大会最佳论文（Best Paper）的荣誉。
　　Atlas展示了双足机器人优秀的平衡能力，但总有一些极端情况会让它失去平衡，如何应对？那就让它们优雅的摔倒。伍斯特理工学院的Matt DeDonato指出：「大多数的（机器人挑战赛）参与者，都会关注机器人保持直立而不是关注找出更好的摔倒方式，尤其是当每次摔倒，都会有大量的时间惩罚」。在与卡内基梅隆大学合作中，为了减小损坏，当检测到摔倒时，Matt DeDonato的队伍操控的阿特拉斯机器人都会关掉自身的执行器，然后跛行前进。在整个DAPRA挑战中，DeDonato的队伍保持着机器人始终站立。但是DeDonato指出：「随着机器人的商业化，需要研究这个领域，毕竟机器人总会有摔倒的时候」。
　　对此，波士顿动力创始人Marc Raibert指出：「当他的队伍开发一个四足机器人BigDog时，就开始思考怎样保护一个即将摔落的机器人。最初的想法是当检测摔倒时，让机器人的四肢失灵」。他说：「当四肢碰到地面时，四肢如同长的杠杆，力量会直接作用在连接处。我们的确摔坏过BigDog的一些腿，所以我们重新对BigDog编程。当出现摔倒时，就松动它四肢的连接处。我们现在做的机器人都会检测当他们失去平衡时，对应做出什么反应。」
　　佐治亚理工学院研究者们从人类摔倒的行为中总结出一种算法，让一个不平衡的机器人找出怎样扭曲它的身体，使得它能减小与地面的碰撞力。为了驱散摔倒的动力，这种算法会计算出机器人摔倒与地面产生的一系列接触点。他们用一个小的人形机器人BioloidGP来测试算法，用Atlas来模拟实战。研究成员Karen Liu表示，还会基于人类的条件反射给机器人建立一套类似的神经系统。
　　波士顿动力的机器人家族
　　波士顿动力是一家致力于机器人快速运动以及平衡能力研究的机器人公司，主要关注机器人的快速运动能力、负重能力和拟人行为。该公司在1992年从MIT剥离出来，自分离后便一直从事发军事项目的研发工作，并获得了DARPA的资助，为美国国防部、美国陆军部队、海军部队和海军陆战队提供军用机器人及相关技术咨询服务。产品最突出的特点是模拟人类行为，主要应用于国防任务测试和极端环境救援等领域。2013年12月，公司被谷歌收购。除了今天我们看到的逆天的新一代Atlas，波士顿动力还有其他几款仿生机器人。
　　1）大狗机器人（Big Dog）
　　Boston Dynamics设计了大狗（Big Dog）机器人，这是一个四脚机器人，能够穿越泥地和雪地，以5英里/时的速度慢跑。它的体型与一只大狗或小驴差不多大，最初由DARP研发A提供资金。它的主要用途是在复杂地形中载重。大狗体内装有由发动机驱动的液压作动系统，四肢上装有特殊材料制成的减震器，每迈出一步的能量都能被有效循环至下一步，保证能源动力在长途跋涉中利用效率最高，其平衡力绝佳、能负载约180公斤武器装备翻山越岭、还能解读语言和视觉命令，因此，机器人大狗曾有望成为未来战场的利器。2010年至今，这一由美国军方与波士顿动力合作研发的项目已经耗资4200万美元。

　　几年前，美军甚至声称将在阿富汗战场上测试和使用大狗机器人。却不想，去年的一场大型实地试验使「大狗」的缺点暴露无遗。「部队认为大狗太吵，会导致他们暴露目标。」美军陆战队作战实验室发言人欧尔森表示。此外，一旦发生故障，这款机器狗的维修十分困难，因此不适合投入实战部署，最终将其转入技术储备。
　　对此，波士顿动力创始人 Marc Raibert 回应到：「LS3这个项目是为了验证多足机器人参加战斗的可行性，所以陆战队砍掉该项目并不代表机器大狗就夭折了。」
　　2）Spot
　　谷歌旗下的Boston Dynamics为美国海军陆战队开发了这个机器狗Spot。它重达160磅（约73千克），用一个连在笔记本电脑上的游戏手柄来控制，操控半径可达500米。Spot以电力驱动，相对安静。在此之前，波士顿动力发布的Spot机器狗也展现了出色的平衡能力，它重约72.5公斤，由电和液压装置驱动，能够行走、小跑、上楼梯，甚至被踢之后还能恢复姿势。

　　但其负载作用远低于大狗机器人，并不能在战场上使用。虽然无法在战场上使用，但Spot可以用来送圣诞礼物。2015年圣诞节，波士顿动力用三只Spot bots扮演圣诞老人的驯鹿，拉着一个雪橇蹦蹦跳跳地走来了……
　　3）Petman
　　Petman是Boston Dynamics开发的人形机器人，用于化学防护服的测试。Petman可以模拟士兵在各种极端压力下可能做出的动作并以此测试防护服的耐用性，它同时可以根据人体生理学来控制调节防护服内的温度、湿度以及模拟人体出汗，从而达到更好的测试效果。

　　4）Cheetah
　　Cheetah豹机器人是第一个能够自动奔跑和越过障碍物的四脚机器人。DARPA为这个机器人的研发提供了资金，目前是全世界最快的机器人，时速能超过29英里。

　　波士顿动力「虐待机器人」的黑历史
　　The verge记者Rich McCormick称，波士顿动力公司在生产仿生机器人方面有着悠久历史，他们的科学家也一直「虐待」机器人，脚踢、嘲讽和戏弄。这种「不明智」的行为又出现在了公司下一代 Atlas机器人的介绍视频中，它能够大步走过雪地，抬起箱子，打开门，或者有一天——谋杀人类。他说「但愿Atlas还没能力分辨和追踪那些虐待它的人类面孔，否则它们可能会成为机器人崛起时期的第一批反对力量。」

　　连线记者Nick Stockton也表示了同样的「担忧」，他说，我发誓 Atlas迟早会颠覆现状，而下一件事就是末日审判。加州大学伯克利分校机器人学教授Ken Goldberg也说：「这肯定会引发『恐怖谷』效应，当它被欺负的时候，我们大多数人都会认为它会反击，然后用一束激光消灭了那些欺负它的人。」
　　如果你看到机器人被欺负时感到不舒服，那么恭喜你，这引发了你强烈的共鸣。早在波士顿动力的研究者脚踢机器狗Spot时就引起了很多人的不适。英国University of Sheffield人工智能和机器人名誉教授Noel Sharkey说「导致这种行为不道德的唯一原因是机器人能够感觉到疼痛。」动物权益组织 PETA也给出了他们的观点，PETA每天都在处理虐待动物问题，因此我们不会因为这样的事情而睡不着觉。英国University of Sheffield人工智能和机器人名誉教授Noel Sharkey说「导致这种行为不道德的唯一原因是机器人能够感觉到疼痛。」毕竟踢一只四足机器人要比踢一只活生生的狗好很多。就像一位推友所说，机器狗归根结底还是机器人，不是真实的狗。
　　在视频的最后，Atlas从一把未锁住的门逃了出来，也许是想对那些曾经虐待它的人们予以反击。
　　Nick Stockton开玩笑说到：他打电话向Boston Dynamics确认这些配置，但是没有人接，我只能认为机器人已经屠杀了所有人。

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