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会后空翻的机器人、会开门的机器狗:揭秘波士顿动力Atlas&Spot

简介: 波士顿动力公司的仿生机器人令人瞠目结舌的敏捷性和动物般的反应能力,似乎一直无人能及。其最新的双足机器人可以在山上跋涉,越过障碍物,甚至像体操运动员一样腾空跳跃。不可否认的是他们的吸引力:每次波士顿动力公司在YouTube上传一个新视频,它都会迅速获得数百万的观看量。它们就是可以称之为网络明星的第一批机器人。

波士顿动力公司的仿生机器人令人瞠目结舌的敏捷性和动物般的反应能力,似乎一直无人能及。其最新的双足机器人可以在山上跋涉,越过障碍物,甚至像体操运动员一样腾空跳跃。不可否认的是他们的吸引力:每次波士顿动力公司在YouTube上传一个新视频,它都会迅速获得数百万的观看量。它们就是可以称之为网络明星的第一批机器人。

波士顿动力公司曾为谷歌的母公司Alphabet所有,如今由日本企业集团软银(SoftBank)所有。该公司长期以来一直对自己的机器人设计保密。很少有媒体能够获准进入其位于波士顿附近马萨诸塞州沃尔瑟姆市的总部。

但是今年8月的一天早上,IEEE Spectrum获准进入了。那天,我们被允许拍摄了一组独特的照片。我们用高速摄像机和强闪光灯捕捉波士顿动力机器人动作——跑步、攀爬、跳跃等等。本文展示了我们的拍摄成果:以无比高清的照片定格机器人的敏捷性。

我们还使用这些照片来创建了交互式视图,可以在此页面浏览:
https://robots.ieee.org/

这些交互式视图可以让机器人旋转360度,或者让它们在你的屏幕上行走和跳跃。

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波士顿动力公司多年来打造了一个机器人的小型动物园,名字包括“大狗”(BigDog)、“沙蚤”(SandFlea)和“野猫”(WildCat)。我们参观时,专注于该公司有史以来制造的两款最先进的机器人:Spot(敏捷的四足机器人)和Atlas(成人大小的人形机器人)。

Spot

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Spot小档案

Spot几乎可以在任何地形中导航,同时还能感知周围的环境。波士顿动力公司最近开始出租Spot,计划每年生产大约1000台。它设想了Spot,甚至是一群Spot去巡视工业现场,执行危险品处理任务,运送包裹等等。它在YouTube上的名声不容忽视:甚至成为太阳马戏团的新成员、进军娱乐圈也是都有可能。

波士顿动力公司的首席执行官 Marc Raibert 在一次采访中说:“对于我们来说,从实验室里的机器人到在现场工作的机器人,这是一个里程碑。”

Atlas

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Atlas小档案

我们的另一个摄影主题是Atlas,这是波士顿动力公司的当红大明星。这个高150厘米(4英尺11英寸)的人形机器人能够做出令人印象深刻的运动壮举。它的驱动器由一个紧凑而强大的液压系统驱动,是波士顿动力从零开始设计的。这个独特的系统赋予了这个80公斤(176磅)重的机器人在完成杂技般的跳跃和翻转时所需的爆发力,而对于如此庞大的人形机器人来说,这似乎是不可能的。Atlas启发了YouTube上的一系列恶搞视频,还为机器人接管人类贡献了不少素材。

虽然波士顿动力公司擅长制造机器人,但它还没有证明自己能够销售机器人。自1992年从麻省理工学院(MIT)分拆出来成立独立公司以来,该公司一直以研发为中心,大部分早期资金来自美国的军事项目。2017年被软银收购后,它对商业化的重视似乎有所加强。软银的创始人兼首席执行官孙正义以热爱机器人和追求利润著称。

Spot的推出对波士顿动力公司来说是重要的一步,因为它试图将自己的创意“产品化”。尽管如此,Raibert说他的长期目标仍然是不变的:他想要制造能够像动物和人类一样与世界动态地互动的机器。要说有什么变化吗?的确有一点,他笑着补充说。在他早期作为机器人专家的职业生涯中,他经常写论文并计算自己的引用次数。现在,他开始计算YouTube视频的点击量。

四足机器人Spot:拥有超级感官能力,会爬楼梯会开门

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波士顿动力公司设计的Spot是一款多功能移动机器,适用于多种应用。该公司尚未宣布这款机器人的售价,只是说已经为特定的客户提供机器狗,采取租赁的方式。Spot的有效载荷托架可以给机器人的背部增加多达14公斤额外的硬件。波士顿动力公司提供的配件之一是6个自由度的手臂,能让Spot抓取物品和开门。

超级感官

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Spot的硬件几乎完全是定制设计的。包括强大的控制处理板和感知传感器模块。传感器位于机器人身体的前部、后部和两侧。每个模块都包括一对立体声相机、一个广角相机和一个纹理投影仪,它们可以在弱光下的增强机器人的3D感知。传感器使机器人能够利用称为SLAM的导航方法,或同时定位和绘制地图,自动避开障碍物。

爬楼梯

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除了自主行动,Spot还可以由远程操作人员用一个游戏风格的控制器进行操控。但即使在手动模式下,机器人仍然表现出高度的自主性。如果前方有障碍物,Spot就会绕过它。如果有楼梯,Spot就会爬上去。机器人会进入这些操作模式,然后完全自主地执行相关动作,不需要操作者的任何输入。下楼梯的时候,Spot会倒退着走,波士顿动力公司表示这样能够提供更大的稳定性。

灵巧的四足

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Spot的腿由12个定制的DC电机提供动力,每个都有减速机以提供高扭矩。机器人可以向前、横向和向后行走,并以每秒1.6米的最高速度小跑。它也可以原地转圈。其他步态包括爬行和踱步。在一个视频中,Spot展示了配合流行曲“Uptown Funk”的梦幻舞步。

下一代Atlas:拥有红色之血,最强人形机器人

机器人之血

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Atlas由一个包含28个驱动器的液压系统提供动力。这些驱动器基本上是充满加压流体的气缸,能够以很大的力驱动活塞。他们的高性能部分是由于定制伺服阀比波士顿动力公司早期的设计显著更小、更轻。虽然从外表看不出来,但是Atlas的内部充满了这些液压驱动器以及连接它们的流体管线。假如其中一条管线断裂,Atlas会流出液压流体,恰好是红色的。

下一代Atlas

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当前版本的Atlas是对最初模型的彻底升级。原始模型是为2015年DARPA机器人挑战赛打造的。而这个被称为“下一代Atlas”的机器人更轻、更敏捷。波士顿动力公司使用工业级3D打印技术制造关键的结构部件,这使得机器人的强度/重量比比早期的设计更高。下一代Atlas也可以做它的前辈做不到的事情:跌倒后爬起来。

走这边

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为了控制Atlas,操作员通过手动控制器提供一般的转向,而机器人使用其立体声摄像机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,如果你给纸箱贴上特殊条码,Atlas可以将它们抬起并堆放在货架上。

生物启发

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Atlas的控制软件并没有明确地告诉机器人如何运动其关节,而是使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依靠它的整个身体来实现平衡和移动。当跳过一个障碍物或做杂技表演时,机器人不仅使用它的腿,而且还使用上半身,像人类运动员一样摆动手臂辅助跳跃。

文章来源:新智元

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