智東西（公眾號(hào)：zhidxcom）
編譯 | 健恩
編輯 | 高歌
智東西8月18日消息，你以為跑酷只是人類專長(zhǎng)？那你就錯(cuò)了！波士頓動(dòng)力受人類行為啟發(fā)，讓類人機(jī)器人也能跑酷！旋轉(zhuǎn)、跳躍、后空翻都不在話下，一分多鐘就能跑完一場(chǎng)“障礙賽”。
昨天，波士頓動(dòng)力在其官網(wǎng)的博客上宣布，他們的兩臺(tái)Atlas機(jī)器人首次完美地完成了復(fù)雜的障礙賽。同時(shí)，他們還發(fā)布了一條1分05秒的視頻，展示了Atlas超凡的“跑酷”能力。
▲在跑酷的機(jī)器人
視頻中，一個(gè)機(jī)器人在一系列傾斜的膠合板上反復(fù)跳躍，隨后躍上另一個(gè)平臺(tái)，在搭出來的臺(tái)階上跑上跑下。緊接著，第二個(gè)機(jī)器人跳上平衡木并反向完成了第一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行過的步驟。之后第一個(gè)機(jī)器人一個(gè)翻身跳過平衡木，與第二個(gè)機(jī)器人一起以兩個(gè)同步的后空翻完成了整個(gè)過程。
據(jù)該團(tuán)隊(duì)成員所說，機(jī)器人完成整個(gè)連續(xù)的過程花費(fèi)了大約90秒的時(shí)間。
▲兩個(gè)機(jī)器人同步后空翻
一、工程師們死磕細(xì)節(jié)，讓機(jī)器人跑酷變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)
這次演示看似完美，但是工程師們并不滿意：“在今天之前，我們沒有進(jìn)行過后空翻的嘗試，所以這次只是一個(gè)試驗(yàn)。如果你仔細(xì)看視頻的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)它看起來實(shí)際上有點(diǎn)尷尬。我們將繼續(xù)優(yōu)化我們測(cè)試過的動(dòng)作，并且有信心能讓它變得更好?！?/span>
機(jī)器人跑酷的過程中抽動(dòng)了一下手臂，這個(gè)簡(jiǎn)單的動(dòng)作差點(diǎn)讓它摔倒。這只是非常輕微的一個(gè)失誤，大多數(shù)觀眾都不會(huì)注意到。但是這個(gè)細(xì)節(jié)還是被Atlas團(tuán)隊(duì)注意到了，他們稱想要把它做到最好。
▲機(jī)器人單手支撐身體越過橫梁時(shí)手臂發(fā)生抖動(dòng)
正是他們對(duì)細(xì)節(jié)的如此關(guān)注，才能讓一個(gè)相當(dāng)科幻的、充滿未來感的、甚至看似不可能的機(jī)器人出現(xiàn)在人們眼前。
Atlas只是一個(gè)研究平臺(tái)，并非一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品，機(jī)器人會(huì)后空翻的能力在商業(yè)環(huán)境中似乎是沒什么用處的。但是我們可以想象得到，如果機(jī)器人最終能夠與普通成年人一樣擁有相當(dāng)靈巧的身體，并且能夠?qū)Νh(huán)境作出反應(yīng)，那么它潛在的應(yīng)用范圍將是無限的。
Atlas團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Scott Kuindersma說：“從幾個(gè)角度看，類人機(jī)器人很有趣。首先，它讓我們對(duì)未來無所不能的機(jī)器人的想象在一定程度上變成了現(xiàn)實(shí)，他們可能不是某些特定任務(wù)的最佳設(shè)計(jì)，但是如果你想創(chuàng)造一個(gè)可以執(zhí)行各種物理任務(wù)的平臺(tái)，我們起碼知道人類外形可以做到這一點(diǎn)。”
“從技術(shù)的角度看，類人機(jī)器人給我們的研究團(tuán)隊(duì)提出了挑戰(zhàn)。他們的尺寸和復(fù)雜性需要與強(qiáng)度重量比、運(yùn)行時(shí)間、運(yùn)動(dòng)范圍以及各類硬件設(shè)計(jì)等相權(quán)衡。同時(shí)，我們的控制團(tuán)隊(duì)必須創(chuàng)建相應(yīng)的算法來控制這些機(jī)器，以協(xié)調(diào)各種行為。最終，像Atlas這樣的類人機(jī)器人不斷的推動(dòng)機(jī)器人的極限來推動(dòng)硬件和軟件創(chuàng)新，并且創(chuàng)新成果將最終轉(zhuǎn)化到我們波士頓動(dòng)力所有的機(jī)器人上。”Scott Kuindersma補(bǔ)充道。
跑酷雖然是一項(xiàng)小眾的運(yùn)動(dòng)，但是它為Atlas團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)完美的試驗(yàn)方式來檢驗(yàn)機(jī)器人的動(dòng)作。這是一項(xiàng)全身活動(dòng)，需要Atlas在不同情況下保持平衡，并在一種動(dòng)作和另一種動(dòng)作之間無縫切換。
Scott Kuindersma說：“這實(shí)際上是機(jī)器人在能力極限下的行為，他們的各部分都在一個(gè)靈活的控制系統(tǒng)中協(xié)同工作。跑酷不會(huì)幫你解決掉所有問題，我們也不會(huì)嘗試去一下子解決所有問題，我們現(xiàn)在所做的工作給我們解決下一組研究問題奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?/span>
▲機(jī)器人平穩(wěn)地跑過平衡木
二、機(jī)器人能感知環(huán)境調(diào)整行動(dòng)，無需提前編寫程序
回顧過去五年間Atlas的視頻，人們很容易忽略該團(tuán)隊(duì)在這段時(shí)間內(nèi)取得的進(jìn)步。事實(shí)上，他們做出的一些改變對(duì)于普通觀眾來說是無法感知的，盡管其中的一些進(jìn)步代表了技術(shù)的巨大飛躍。
比如，Atlas在早期的視頻中就已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)俯臥撐、倒立和后空翻，但是控制這些動(dòng)作的基本過程已經(jīng)發(fā)生了很大的變化。
Scott Kuindersma解釋道：“現(xiàn)在，Atlas的行動(dòng)是由感知驅(qū)動(dòng)的，而在這之前并非如此。例如之前的舞蹈視頻是在展示我們捕捉各種動(dòng)態(tài)動(dòng)作的能力，需要將這些捕捉到的動(dòng)作連成一個(gè)我們可以一遍又一遍運(yùn)行的連續(xù)動(dòng)作。在這種情況下，盡管機(jī)器人的控制系統(tǒng)仍需要進(jìn)行大量關(guān)鍵調(diào)整，以保持機(jī)器人的平衡和姿勢(shì)，但是他們并沒有感知環(huán)境并對(duì)環(huán)境作出反應(yīng)?！?/span>
▲波士頓動(dòng)力會(huì)跳舞的機(jī)器人
在實(shí)現(xiàn)跑酷的這次迭代中，機(jī)器人需要根據(jù)它們看到的內(nèi)容調(diào)整其行動(dòng)。這意味著工程師不需要為機(jī)器人可能遇到的情況而事先編寫程序。Atlas團(tuán)隊(duì)只創(chuàng)建了較少數(shù)量的模板行為，這些行為可以與環(huán)境相匹配，并且讓機(jī)器人快速執(zhí)行。
“我們決定在開發(fā)過程的后期添加一個(gè)傾斜轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作。我們能夠利用為其他環(huán)境中創(chuàng)建慢跑動(dòng)作而開發(fā)的工具來快速創(chuàng)建一個(gè)原型，并使用模擬器和機(jī)器人實(shí)際測(cè)試對(duì)其進(jìn)行修正和改進(jìn)。”
仿真模擬是Atlas控制團(tuán)隊(duì)必不可少的開發(fā)環(huán)節(jié)，既可以用在機(jī)器人測(cè)試之前評(píng)估其新動(dòng)作，也可以保證新的軟件系統(tǒng)不會(huì)對(duì)現(xiàn)有功能產(chǎn)生負(fù)面影響。但是仍然沒有有效的硬件測(cè)試的替代品，尤其是像跳馬這類運(yùn)動(dòng)。
跑酷中的跳馬并不像體操比賽中那樣花哨，只需要跑酷者越過矮墻或者障礙物。讓機(jī)器跳馬也一樣，只需將手臂放在橫梁上，然后翻過只有幾英尺高的平衡木。對(duì)于人來說，這種動(dòng)作可能非常容易，但是對(duì)于Atlas團(tuán)隊(duì)來說，這是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。
“如果你要我跳過障礙物，我會(huì)利用我們身體的某些特性來實(shí)現(xiàn)，但是這些特性并不能利用到機(jī)器人身上。比如，機(jī)器人沒有脊椎或者肩胛骨，同時(shí)它們還有一個(gè)沉重的軀干和相對(duì)較弱的手臂關(guān)節(jié)，所以它們的運(yùn)動(dòng)方式與人類不同。因此，在各種限制范圍內(nèi)找到有效的解決方案是一項(xiàng)非常有趣的挑戰(zhàn)。”Scott Kuindersma說。
三、機(jī)器人跑酷并非一帆風(fēng)順，一半時(shí)間都會(huì)摔倒
在拍攝過程中，Atlas有大約一半的時(shí)間正確地完成了需要進(jìn)行的動(dòng)作。而剩下的其他過程中，它們往往越過障礙物后就會(huì)失去平衡倒下。工程師們不斷地查看機(jī)器人的日志以尋找調(diào)整的方法。
Atlas控制負(fù)責(zé)人Ben Stephens說：“機(jī)器人做到了很多令人興奮的動(dòng)作，盡管其中一些還不完全可靠。這大約90秒的連續(xù)跳躍、慢跑、轉(zhuǎn)彎、后空翻等動(dòng)作中的每一個(gè)動(dòng)作都有失敗的可能，因此失敗的概率加起來是相當(dāng)高的?！?/span>
▲機(jī)器人在跑酷過程中摔倒
Ben Stephens還補(bǔ)充道，這是波士頓動(dòng)力第一次拍攝兩個(gè)機(jī)器人一起表演跑酷?！爸钡絻芍芮?，我們才真正把這兩個(gè)機(jī)器人放到一起。我們認(rèn)為我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了所有主要的問題，現(xiàn)在能做的就是不斷修正可能出現(xiàn)的小概率問題。”他說。
“我們正在解決的是非常困難的問題，隨之而來的必定是不可避免的挫折，我認(rèn)為這是機(jī)器人技術(shù)的樂趣之一?！盨cott Kuindersma說道，“二十年后的世界里可能會(huì)出現(xiàn)優(yōu)雅的、可靠的、與人類一起工作的強(qiáng)大的機(jī)器人來豐富我們的生活，但是現(xiàn)在我們?nèi)蕴幱趧?chuàng)造未來的早期階段?！?/span>
結(jié)語(yǔ)：機(jī)器人跑酷并非易事，技術(shù)有助于更多機(jī)器人進(jìn)步
具有人類外觀的類人機(jī)器人一直是科幻電影中經(jīng)久不衰的話題，另外由于類人機(jī)器人能夠像人一樣活動(dòng)，在實(shí)際生活中也有著較為廣泛的應(yīng)用潛力。然而由于人體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，想要讓機(jī)器人完美實(shí)現(xiàn)人類的各種行為尚不現(xiàn)實(shí)。
跑酷是一項(xiàng)對(duì)人體綜合素質(zhì)要求極高的運(yùn)動(dòng)，跑酷者不僅要有靈活的身體，還要有出色的身體協(xié)調(diào)能力，想讓機(jī)器人學(xué)會(huì)跑酷更是難上加難。
而波士頓動(dòng)力讓機(jī)器人跑酷變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)，并且這種機(jī)器人還可以自主感知環(huán)境并行動(dòng)，而無需提前編寫相應(yīng)的程序，這對(duì)于機(jī)器人技術(shù)來說是一項(xiàng)了不起的進(jìn)步。不過，Atlas并非一個(gè)商業(yè)產(chǎn)品，其本身帶有更多的研究性質(zhì)，我們可能暫時(shí)不會(huì)在市面上見到跑酷機(jī)器人。
但波士頓動(dòng)力稱，由Atlas帶來的硬件和軟件創(chuàng)新將會(huì)逐漸的應(yīng)用到波士頓動(dòng)力的其他機(jī)器人身上，讓我們有機(jī)會(huì)從其他機(jī)器人身上感受到這些技術(shù)帶來的進(jìn)步。
來源：Boston Dynamics
