整理 | 王藝
今天刷屏的波士頓動力人形機器人視訊不知道你看了沒？沒看的話請戳：
看完視訊小編也是驚呆了，難道機器人也學會跑酷了？
視訊中的機器人名叫 Atlas，已經是這個系列中的第二代。Atlas 是一個人形機器人，能夠識別面前障礙物的高度並精準跳躍，且落地平穩。不僅如此，它在跳躍的同時能夠做到空中旋轉，還能後空翻。等等！這是要進軍體操界了？
其實，波士頓動力早在 2016 年 2 月就釋出了 Atlas 一代，當時就引起了網路上不小的轟動，原因在於這款機器人超強的穩定性以及對物體的準確識別、抓取能力。下面我們看一下 Atlas 一代的視訊：
視訊中的 Atlas 一代能夠在雪地中健步如飛；若有人從面前大力推它，踉蹌幾步仍能站穩；若有人從後面大力推它，倒地之後還能自己爬起來；做起搬運工來也是有條不紊，能將貨物快速、精準地放在貨架上；就算在「手」持貨物行進過程中，貨物被擊落，也會非常執著地將貨物撿起來。視訊的末尾我們看到，Atlas 一代還能開門自己遛彎兒，莫名的萌點有沒有。
其實除了賣萌之外，穩定性優越的雙足機器人在人類社會中有更重要的任務——代替人類進入危險地帶。例如進入一個被汙染的廢棄核設施，或者需要爬上梯子搬運貨物。這也是為什麼科學家們下大力氣研究雙足機器人的原因，事實上，要製造一個雙足機器人遠比四足機器狗要困難得多（更別說今天釋出的 Atlas 二代還能後空翻）。
加州大學伯克利分校的機器人學教授 Ken Goldberg 在當時表示，「當機器人遇到具有衝擊力的突發事件（我們稱之為『刺激』）時，對系統來說，做出快速的響應是非常困難的。」Atlas 一代的反應令人印象非常深刻，因為即使研究人員用力推它的胸部，也就是重心位置，他仍能自我調整並站穩。
機器之能找到了 Atlas 一代的一些技術資料。資料中，公司創始人 Marc Raibert 表示，波士頓動力機器人的關鍵在於可以通過快速移動、選擇新的落腳點來實現動態平衡。
圖左邊是 Atlas 一代腿部的一個版本。右邊則是波士頓動力「未來的願景」：這隻腳將採用 3D 列印，將所有的液壓元件直接列印到其結構中。這隻腳看上去有很多仿生元素，比如「類動脈式的液壓管道佈局」、看上去很像骨頭的支架等。我們並沒有看到這條腿的實物圖片，但聽上去波士頓動力已經造出來了一個。
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，他們通過安裝他們自己的軟體並修改來讓機器人保持平衡。來自 WPI-CMU 的阿特拉斯機器人 Warner 是諸多 Atlas 中唯一一個沒有摔倒或需要重啟的機器人。在決賽的兩次嘗試中，他們都成功走到最後，拿下八分中的七分。
這樣優異表現的背後，是 CMU 機器人學院 Christopher Atkeson 教授組對穩定步態的研究成果，尤其是組裡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議 Humanoids 上獲得過大會最佳論文（Best Paper）的榮譽。
Atlas 展示了雙足機器人優秀的平衡能力，但總有一些極端情況會讓它失去平衡，如何應對？那就讓它們優雅的摔倒。伍斯特理工學院的 Matt DeDonato 指出：「大多數的（機器人挑戰賽）參與者，都會關注機器人保持直立而不是關注找出更好的摔倒方式，尤其是當每次摔倒，都會有大量的時間懲罰」。
在與卡內基梅隆大學合作中，為了減小損壞，當檢測到摔倒時，Matt DeDonato 的隊伍操控的阿特拉斯機器人都會關掉自身的執行器，然後跛行前進。在整個 DAPRA 挑戰中，DeDonato 的隊伍保持著機器人始終站立。但是 DeDonato 指出：「隨著機器人的商業化，需要研究這個領域，畢竟機器人總會有摔倒的時候」。
對此，波士頓動力創始人 Marc Raibert 指出：「當他的隊伍開發一個四足機器人 BigDog 時，就開始思考怎樣保護一個即將摔落的機器人。最初的想法是當檢測摔倒時，讓機器人的四肢失靈」。他說：「當四肢碰到地面時，四肢如同長的槓桿，力量會直接作用在連線處。我們的確摔壞過 BigDog 的一些腿，所以我們重新對 BigDog 程式設計。當出現摔倒時，就鬆動它四肢的連線處。我們現在做的機器人都會檢測當他們失去平衡時，對應做出什麼反應。」
佐治亞理工學院研究者們從人類摔倒的行為中總結出一種演算法，讓一個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。為了驅散摔倒的動力，這種演算法會計算出機器人摔倒與地面產生的一系列接觸點。他們用一個小的人形機器人 BioloidGP 來測試演算法，用 Atlas 來模擬實戰。研究成員 Karen Liu 表示，還會基於人類的條件反射給機器人建立一套類似的神經系統。
波士頓動力的機器人家族
波士頓動力是一家致力於機器人快速運動以及平衡能力研究的機器人公司，主要關注機器人的快速運動能力、負重能力和擬人行為。該公司在 1992 年從 MIT 剝離出來，自分離後便一直從事發軍事專案的研發工作，並獲得了 DARPA 的資助，為美國國防部、美國陸軍部隊、海軍部隊和海軍陸戰隊提供軍用機器人及相關技術諮詢服務。產品最突出的特點是模擬人類行為，主要應用於國防任務測試和極端環境救援等領域。2013 年 12 月，公司被谷歌收購。除了今天我們看到的逆天的新一代 Atlas，波士頓動力還有其他幾款仿生機器人。
1）大狗機器人（Big Dog）
Boston Dynamics 設計了大狗（Big Dog）機器人，這是一個四腳機器人，能夠穿越泥地和雪地，以 5 英里/時的速度慢跑。它的體型與一隻大狗或小驢差不多大，最初由 DARPA 提供研發資金。它的主要用途是在複雜地形中載重。大狗體內裝有由發動機驅動的液壓作動系統，四肢上裝有特殊材料製成的減震器，每邁出一步的能量都能被有效迴圈至下一步，保證能源動力在長途跋涉中利用效率最高，其平衡力絕佳、能負載約 180 公斤武器裝備翻山越嶺、還能解讀語言和視覺命令，因此，機器人大狗曾有望成為未來戰場的利器。2010 年至今，這一由美國軍方與波士頓動力合作研發的專案已經耗資 4200 萬美元。
幾年前，美軍甚至聲稱將在阿富汗戰場上測試和使用大狗機器人。卻不想，去年的一場大型實地試驗使「大狗」的缺點暴露無遺。「部隊認為大狗太吵，會導致他們暴露目標。」美軍陸戰隊作戰實驗室發言人歐爾森表示。此外，一旦發生故障，這款機器狗的維修十分困難，因此不適合投入實戰部署，最終將其轉入技術儲備。
對此，波士頓動力創始人 Marc Raibert 回應到：「LS3 這個專案是為了驗證多足機器人參加戰鬥的可行性，所以陸戰隊砍掉該專案並不代表機器大狗就夭折了。」
2）Spot
谷歌旗下的 Boston Dynamics 為美國海軍陸戰隊開發了這個機器狗 Spot。它重達 160 磅（約 73 千克），用一個連在膝上型電腦上的遊戲手柄來控制，操控半徑可達 500 米。Spot 以電力驅動，相對安靜。在此之前，波士頓動力釋出的 Spot 機器狗也展現了出色的平衡能力，它重約 72.5 公斤，由電和液壓裝置驅動，能夠行走、小跑、上樓梯，甚至被踢之後還能恢復姿勢。
但其負載作用遠低於大狗機器人，並不能在戰場上使用。雖然無法在戰場上使用，但 Spot 可以用來送聖誕禮物。2015 年聖誕節，波士頓動力用三隻 Spot 扮演聖誕老人的馴鹿，拉著一個雪橇蹦蹦跳跳地走來了……
聖誕節又要到啦，小編非常期待這樣的大狗拉著的聖誕老人來送聖誕禮物。另外，前兩天刷屏的 SpotMini 正是 Spot 系列的最新一代。
3）Petman
Petman 是 Boston Dynamics 開發的人形機器人，用於化學防護服的測試。Petman 可以模擬士兵在各種極端壓力下可能做出的動作並以此測試防護服的耐用性，它同時可以根據人體生理學來控制調節防護服內的溫度、溼度以及模擬人體出汗，從而達到更好的測試效果。
4）Cheetah
Cheetah 豹機器人是第一個能夠自動奔跑和越過障礙物的四腳機器人。DARPA 為這個機器人的研發提供了資金，目前是全世界最快的機器人，時速能超過 29英里。
5）Handle
Handle 是波士頓動力的新型輪式直立機器人，釋出於 2017 年 2 月。之所以名叫 Handle，是因為這款機器人設計的初衷是用來搬東西。
前文所述，Atlas 能在不平坦的道路上謹慎的行走，從而在理想狀態下幾乎能夠探索地球上的任何環境。Handle 不一樣，它只限用於平坦的路面，從而少障礙的向前滾動。而這種取捨使得 Handle 在工廠、倉庫這樣不需要擔心碎石等障礙的環境中，能夠更快、更高效的前行。