波士頓動(dòng)力公司受到生物啟發(fā)而制造的機(jī)器人，經(jīng)常以高超的敏捷度和像動(dòng)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(dòng)力將他們的技術(shù)推向新的高度。他們最新的雙腿機(jī)器人產(chǎn)品可以跋山涉水，翻越障礙物，甚至可以像體操運(yùn)動(dòng)員一樣完成空翻。每當(dāng)波士頓動(dòng)力在油管上發(fā)布新產(chǎn)品的相關(guān)視頻時(shí)，都會(huì)迅速收到百萬點(diǎn)擊量。這可謂是第一個(gè)可以被稱為互聯(lián)網(wǎng)明星的機(jī)器人。
谷歌的子公司Alphabet曾經(jīng)運(yùn)營波士頓動(dòng)力公司，但他現(xiàn)在的主人已經(jīng)是日本的軟銀。眾所周知，波士頓動(dòng)力所制造的機(jī)器人一直都很神秘，很少有媒體可以訪問其位于波士頓附近馬薩諸塞州沃爾瑟姆市的總部。不過，近日IEEE Spectrum獲得了許可，對(duì)波士頓動(dòng)力的Spot和Atlas機(jī)器人進(jìn)行了超高清拍攝，并發(fā)表了一篇文章：
我們打算利用高速攝像機(jī)和閃光燈捕捉機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，包括跑動(dòng)，跳躍和攀爬。因此，我們撰寫了這篇文章，用以展現(xiàn)波士頓動(dòng)力產(chǎn)品中純粹的機(jī)器人敏捷度。同時(shí)，我們利用拍攝的圖片建立了交互視角，可以在Robots Guide網(wǎng)站上瀏覽。利用交互視角，我們可以360度無死角的觀察機(jī)器人，或者讓他們?cè)谀愕钠聊簧闲凶呋蛘咛S。
近幾年，波士頓動(dòng)力創(chuàng)造了一系列能力強(qiáng)大的機(jī)器人，并把他們分別命名為BigDog，SandFlea，WildCat，這簡直是創(chuàng)造了一個(gè)小型動(dòng)物園??！當(dāng)我們參觀時(shí)，我們把目光鎖定在該公司目前為止最先進(jìn)的兩個(gè)機(jī)器人上，分別是四足機(jī)器人Spot，和人類尺寸的仿人機(jī)器人Atlas。
Spot可以感知周邊環(huán)境，因此可以在大部分復(fù)雜地面上行進(jìn)。波士頓動(dòng)力已經(jīng)開放了Spot機(jī)器人的租賃服務(wù)，同時(shí)計(jì)劃每年生產(chǎn)一千臺(tái)以上。他們?cè)O(shè)想了Spot的應(yīng)用場(chǎng)景，包括打包，檢查工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，執(zhí)行危險(xiǎn)品任務(wù)，甚至可以運(yùn)輸包裹。當(dāng)然，Spot機(jī)器人在油管上有極高的聲望。甚至，他已經(jīng)在馬戲團(tuán)亮相了，開啟了自己的演藝生涯。
在一次參訪中，波士頓動(dòng)力的CEO Marc Raibert先生表示：“Spot是我們機(jī)器人設(shè)計(jì)的里程碑，他從實(shí)驗(yàn)室走出來，真正走進(jìn)了生活中接受磨練。”
我們的另一個(gè)拍攝對(duì)象是Atlas，他是波士頓動(dòng)力最大的明星。這個(gè)150厘米高的人形機(jī)器人具有出色的運(yùn)動(dòng)性能。為了驅(qū)動(dòng)Atlas，波士頓動(dòng)力的工程師們重新設(shè)計(jì)了一套復(fù)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(qiáng)大的動(dòng)力，使其可以完成一些這么大尺寸機(jī)器人看起來無法完成的任務(wù)，包括雜技般的飛躍和翻滾。
當(dāng)波士頓動(dòng)力專注于制造機(jī)器人時(shí)，其實(shí)他們?cè)缇妥C明了他們可以賣出機(jī)器人。自1992年從MIT衍生并成立以來，波士頓動(dòng)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(jìn)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(jī)器人，當(dāng)然也熱愛利潤。
Spot的推出對(duì)于波士頓動(dòng)力來說是重要的一步，因?yàn)樗噲D“制造”他們的發(fā)明產(chǎn)物。當(dāng)然，Raibert表示波士頓動(dòng)力將始終堅(jiān)持他們的長期目標(biāo)：他們想要制造能與世界動(dòng)態(tài)交互的機(jī)器人，就像動(dòng)物和人之間的關(guān)系一樣。要說到有什么改變？當(dāng)然有。當(dāng)Raibert還是機(jī)器人研究員時(shí)，他統(tǒng)計(jì)文章的引用數(shù)，而現(xiàn)在，他統(tǒng)計(jì)油管的瀏覽量。
波士頓動(dòng)力設(shè)計(jì)了神奇的移動(dòng)機(jī)器人Spot用以進(jìn)行多樣化的應(yīng)用。公司并沒有給出Spot的價(jià)格是多少，他們只提供給特定的客戶進(jìn)行租賃。借助有效的載荷托架，Spot可以在背部增加多達(dá)14公斤的額外硬件。波士頓動(dòng)力給出了一套參考的解決方案，他們?cè)赟pot背部安裝了一個(gè)6自由度機(jī)械臂，這讓機(jī)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(shè)計(jì)的，包括用于控制的功能強(qiáng)大的處理板以及用于感知的傳感器模塊。傳感器布置在機(jī)器人的前側(cè)，后側(cè)和兩側(cè)。每個(gè)模塊均包括一對(duì)立體相機(jī)，一個(gè)廣角相機(jī)和一個(gè)紋理投影儀，可以增強(qiáng)低光度下的3D感應(yīng)。這些傳感器使Spot可以使用SLAM導(dǎo)航方法，或同時(shí)進(jìn)行定位和地圖繪制來自動(dòng)繞行障礙物。
除了自主行為以外，Spot同時(shí)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(dòng)化程度。如果前方有障礙物，Spot將自動(dòng)避開。如果有臺(tái)階，Spot會(huì)選擇爬過。機(jī)器人在無需操作員的任何輸入的情況下進(jìn)入這些操作模式，然后完全自行執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。如果是下臺(tái)階，Spot將采用倒行的方式。波士頓動(dòng)力表示這是一種最穩(wěn)定的模式。
Spot的腿由12個(gè)通過齒輪減速的高扭矩定制DC電機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)向前行走，側(cè)身，向后行走，也可以在trot步態(tài)下達(dá)到最高1.6米每秒的速度，可以原地轉(zhuǎn)彎。同時(shí)，也可以使用其他步態(tài)。在一個(gè)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(gè)包含28個(gè)驅(qū)動(dòng)器的液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。這些驅(qū)動(dòng)器是充滿高壓流體的氣缸，可以用很大的力來驅(qū)動(dòng)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(dòng)力公司在早期設(shè)計(jì)中使用的伺服閥要小得多，同時(shí)也更輕便。盡管從外面看不出這些結(jié)構(gòu)，Atlas內(nèi)部充滿了這些液壓驅(qū)動(dòng)器，以及連接驅(qū)動(dòng)器的流體線路。當(dāng)其中一條管線破裂時(shí)，Atlas的液壓油就會(huì)泄露，而液壓油恰好是紅色的，就像人流血一樣！
當(dāng)前版本的Atlas是對(duì)2015年DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽原始模型的徹底升級(jí)。最新的機(jī)器人更輕，而且更敏捷！波士頓動(dòng)力公司使用工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)來制造關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部件，從而使機(jī)器人具有比早期設(shè)計(jì)更高的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)跌倒后自行起身。
為了控制Atlas，操作員可以通過手動(dòng)控制器提供一般轉(zhuǎn)向，而機(jī)器人則使用其立體攝像頭和激光雷達(dá)來適應(yīng)環(huán)境的變化。Atlas還可以自主執(zhí)行某些任務(wù)。例如，如果將特殊的條形碼類型的標(biāo)簽添加到紙板箱上，Atlas就可以將識(shí)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(jī)器人如何移動(dòng)關(guān)節(jié)，而是采用了數(shù)學(xué)模型來說明機(jī)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(gè)身體來進(jìn)行平衡和移動(dòng)。當(dāng)跳過障礙物或進(jìn)行雜技表演時(shí)，機(jī)器人不僅使用腿，而且還運(yùn)用其上身，擺動(dòng)手臂以像運(yùn)動(dòng)員一樣推動(dòng)自己。
作為行業(yè)標(biāo)桿，波士頓動(dòng)力不斷用嶄新的產(chǎn)品吸引著機(jī)器人愛好者的眼球。同時(shí)，作為研究龍頭，波士頓動(dòng)力也引領(lǐng)著多種機(jī)器人研發(fā)的前進(jìn)方向。希望波士頓動(dòng)力能夠不忘初心，在機(jī)器人領(lǐng)域的探索走的更高更遠(yuǎn)！期待他們動(dòng)物園的精彩演出！
相關(guān)網(wǎng)站：
Boston Dynamics：
https://www.bostondynamics.com/
Robots Guide:
https://robots.ieee.org/
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