波士頓動力機器人Atlas新技能 :自主過獨木橋,踩梅花樁!_風聞
中国人工智能学会-中国人工智能学会官方账号-CAAI2019-05-13 07:45
(Atlas機器人快要比擬人行走的靈活柔韌
)
近日,IHMC Robotics公司公佈了一段波士頓動力Atlas機器人的視頻,視頻中,Atlas機器人在小心翼翼地、自主地走過各種物體,包括懸空的木板和搖晃的磚塊。
Atlas機器人高約1.83 米,重約149~181千克,全身有多達28個液壓關節,其原型是PETMAN機器人。
IHMC表示,他們的機器人已經能夠通過自主規劃在狹窄的地形上行走,並透露,在這種類型的地形上成功率約為50%。同時,計劃通過使用角動量增加平衡並更好地考慮關節運動範圍來提高成功率。
據悉,這款機器人使用的是LIDAR感知地形,LIDAR是一個使用脈衝激光傳感器測量物體之間距離的系統,是許多自動駕駛車輛導航系統的重要組成部分。機器人還使用“路徑規劃算法”來跟蹤其行程開始與目標之間的路線。
人形機器人有着非常獨特的走路方式。他們的膝蓋彎曲,軀幹儘可能保持不動,波士頓動力的Atlas機器人也採用這種蹲伏式的走路方式,因為腿保持彎曲狀態可以防止跌倒。
這並非人類的走路方式,IHMC的機器人專家們除了提高類人機器人的效率外,也在試圖讓機器人像人一樣走路,讓它們變得更加靈活,能夠應對更多崎嶇的地形,甚至未來在救援行動中發揮積極的作用。
視頻中可以看到,Atlas面對搖晃不停的磚塊,小心翼翼地成功通過。

即使遇到十分狹窄的獨木橋,也能輕而易舉的穿過,平衡力超nice。
一直以來,波士頓動力機器人的每一次亮相都備受關注。
去年10月,波士頓動力Atlas機器人就在一段視頻中越過了一根木頭,然後一路向前,跳上了一組40釐米的台階。

看Atlas機器人走的如此靈活,你能想象出10年前他的模樣嗎?
波士頓最初的“四足大狗”正式引爆網絡,是在2009年。
事實上,大狗的首次亮相先於2005年就出現了,走起路來踉踉蹌蹌,是為了給士兵運貨物而設計的,既能扛重物,又能爬斜坡。而踹不倒就是那時候Atlas機器人最大的特點。(並非虐待)

後來,波士頓又在“四足狗”的造型上進行了研發升級,外觀明黃色,蠢萌可愛,頭部是方正類似小匣子般的機器人模樣,給人感覺舒服異常。獵雲網第一眼感覺和美國電影《大黃蜂》有些神似呢,給大家對比來看看。

電影《大黃蜂》
2018年5月10日,草地上輕快奔跑的雙足人形機器人。

從Atlas“四足機器狗”引爆網絡到至今整整10年,這十年,波士頓機器朝着更靈活、更適用的方向發展。
雖然讓一個巨大、笨重的機器人雙腳行走已經是少數公司完成的壯舉,但這裏有一系列新的挑戰。讓Atlas的下肢在台階上上下移動,同時適當地將重量和動量轉移到一隻腳上,而不會導致正面朝下,這需要適應一套複雜的力學。

請注意Atlas中跳躍過程中的橫向平衡,我們可以在慢動作中看到,它的臀部/腳似乎有點傾斜以進行補償。
波士頓動力公司成立於1992年,是從美國國防部的資助計劃中走出來的項目,一直以軍事野外負重為應用方向,但由於液壓系統的噪音太大且無法有效解決,最終沒有獲得美國軍方訂單。
2013年,波士頓動力被谷歌收購,16年2月份,他們在YouTube上發佈了新版Atlas機器人的視頻,一時間把全世界都給震驚到了。
但就在波士頓動力機器人一系列瘋狂的表演秀之後,在2016年3月18日傳出消息稱,谷歌打算賣掉它。具體原因包括,一是認為波士頓動力短期內無法掙錢,團隊對它失去了耐心;二是,波士頓動力公司和谷歌其他部門的合作就像一堵牆,理念不一致,內部矛盾重重。
這些酷炫的機器人似乎並沒有在商業化和實用性上做出平衡。
從另一方面,這些能空翻、能跑、能過障礙物、能拿東西的仿生多足機器人,代表着今天人類在機器人制造領域機動性、靈活性以及自主感知能力的巔峯。
波士頓動力的一位前員工曾透露,谷歌的想法是開發供辦公室或家用的機器人產品。基於這個理念,谷歌希望採用輪式運動的機器人而不是足式機器人,這樣對消費者來説更為方便也更為友好,技術上也沒有那麼複雜。
比如用後空翻出盡風頭的雙足人型機器人Atlas。作為谷歌時期的代表產品,這款人形機器人在眾多細節將機器人技術拉到了新的高度。但是能耗和成本問題依舊沒有得到任何解決。目前為止,每台AtLas的造價都在數百萬美金之上,並且精巧的零件大多難以量產。
此次學會走獨木橋的是波士頓動力旗下的Atlas機器人,此前這個系列的產品迭代大概經歷了三個大的版本更新。
Atlas第一版由美國國防高等研究計劃署(DARPA)負責監督與波士頓動力公司合作設計和生產,機器人的一隻手由Sandia國家實驗室開發的,而另一個是由iRobot公司開發。在2013年,DARPA的項目經理吉爾普拉特(Gill Pratt)把Atlas機器人的原型版本和小孩子相比,他説:“一個1歲的孩子幾乎不能走路,1歲的孩子摔倒了很多……這就是我們現在處於的狀態。”
第一版的主要特點是Atlas需要一根長長的線進行供電,所以在第一版的各項試驗中,你都會看到Atlas一直都拖着一根長長的尾巴。但那時候可以在實驗室環境中,走過鋪滿石塊的道路,並一直保持身體平衡不摔倒。
其次,Atlas能保持單腳站立,引入外部撞擊,在撞擊力不是很大的情況下,Atlas仍能保持單腳站立不摔倒。
2015年年年初,為了參加六月初的DARPA機器人挑戰賽,Atlas完成了自己的一次進化。也就是Atlas成功進化為第二版。此次變身,Atlas全身的百分之七十五都被重新設計了,只有小腿和腳沿用了上一版的設計,新的設計使得它變得更加強壯、快速、安靜,並且得益於其身後的電池大揹包,它已經脱離了電纜的束縛。
這版Atlas最顯著變化是電源和泵。Atlas第二版的供電系統是板載3.7千瓦時的鋰離子電池組,在完成包括行走,站立和使用工具等動作的情況下可以持續一個小時,強大的液壓泵可以使得Atlas在摔倒時可以有能力自己爬起來。
經歷了前兩版,波士頓動力在2016年2月在YouTube上公佈了一段視頻,這就是我們看到的現在的Atlas第三版,也是在社交網絡曝光度最高最知名的機器人,和第二版的動力一樣,Atlas採用電源供電和液壓驅動。
這版的Atlas高1.75米,重82千克,均比上一版的高1.88米,重156千克在輕便上有所提升。
Atlas身體內部以及腿部的傳感器通過採集位姿數據使其保持身體平衡,它頭上的激光雷達定位器和立體攝像機可以使Atlas在野外規避障礙物、探測地面狀況以及完成巡航任務。在搬箱子、出門推門等過程中需要標記點完成物體識別任務,對物體的識別等機器視覺能力都有大幅提升。