Mini Cheetah 位于關(guān)節(jié)上的馬達(dá)看起來非常科幻，這讓它的靈活性可以與體操運(yùn)動(dòng)員相媲美。

MIT（麻省理工學(xué)院）今年 3 月初推出的全球首個(gè)「會翻跟斗」的四足機(jī)器人 Mini Cheetah 只有 9 公斤重量，四肢可自由彎曲并以每秒 2.45 米的速度前進(jìn)。它可以橫向移動(dòng)、跳躍、自動(dòng)從摔倒中爬起……目前，MIT 的研究人員正準(zhǔn)備讓機(jī)器人像貓一樣在被拋出后也能夠安全落地。

他們還有個(gè)更慷慨的計(jì)劃：造 10 臺這樣的機(jī)器人幫助其他研究機(jī)構(gòu)在其之上驗(yàn)證自己的 AI 算法。

MIT 展示了 Mini Cheetah（迷你獵豹）的強(qiáng)大機(jī)動(dòng)能力：機(jī)器人可以在不平坦的地面上小跑，速度可以達(dá)到人類正常行走速度的兩倍。四足結(jié)構(gòu)使其不會被輕易推倒，即使摔倒了，它也可以像會武功一樣迅速起身恢復(fù)原狀。據(jù) MIT 研究人員介紹，它的設(shè)計(jì)「堅(jiān)不可摧」，在后空翻漏油之后也可以恢復(fù)。

為了預(yù)防四肢或馬達(dá)損壞，Mini Cheetah 的設(shè)計(jì)考慮到了模塊化：每個(gè)機(jī)器人的腿都由三個(gè)相同的低成本電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這些馬達(dá)（非定制，很便宜）有一個(gè)單級 6:1 變速箱，它們的最大關(guān)節(jié)速度是每秒 40 弧度，速度非常快。研究人員使用現(xiàn)成的部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)點(diǎn)擊都可以輕松進(jìn)行替換。把這些部件整合起來就像在堆樂高積木一樣。

MIT 研究人員將在今年五月的國際機(jī)器人與自動(dòng)化大會上展示這一最新研究成果，他們目前正在制造更多的四足機(jī)器，目標(biāo)是 10 臺——他們希望每臺機(jī)器人都可以借給其他實(shí)驗(yàn)室。

MIT 希望能夠?qū)?Mini Cheetah 租借給其他研究組織，從而幫助他們在高機(jī)動(dòng)性機(jī)器人上驗(yàn)證全新算法。

上周，IEEE 采訪了 MIT 機(jī)械工程學(xué)教授，仿生機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室主任 Sangbae Kim，請教了他一些關(guān)于 Cheetah 設(shè)計(jì)和未來規(guī)劃的問題。

IEEE：為什么要做一個(gè)迷你版的 Cheetah？

Sangbae Kim：這是為了加快研究進(jìn)程。和搞機(jī)器人研究的人聊聊天你就會知道做這個(gè)工作有多么痛苦：機(jī)器人非常脆弱、危險(xiǎn)，它們沒有足夠的扭矩，也很難建模。總之問題一大堆。如果你有一個(gè) Cheetah 3，有多少時(shí)間你是可以運(yùn)行它的呢？可能是百分之一甚至更少，因?yàn)檫\(yùn)行機(jī)器人非常困難。這個(gè)工作有危險(xiǎn)性，或者如果哪個(gè)地方出了問題，一修就是一個(gè)月。有了 Mini Cheetah，你就可以每天用它工作 5 個(gè)小時(shí)。我們做了一個(gè)三個(gè)小時(shí)的 demo，沒出現(xiàn)什么問題。基本上我們已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)可靠的水平，可以將它交給其他團(tuán)隊(duì)，那些飽受硬件摧殘的團(tuán)隊(duì)。

Mini Cheetah 的大小剛剛好。這個(gè)大小不至于太危險(xiǎn)，也不至于太脆弱。這個(gè)機(jī)器人我們已經(jīng)用了 12 個(gè)月，沒有更換任何一個(gè)機(jī)械部件。這主要?dú)w功于我們的驅(qū)動(dòng)器技術(shù)。我們要設(shè)計(jì)一個(gè)能抵抗撞擊，能跳能著地的機(jī)器人。它的速度已經(jīng)達(dá)到了每秒 2.5 米，對于它的體型來說，這個(gè)速度已經(jīng)很快了。但理論上來說，它的速度可以達(dá)到每秒 4 米——接近 Cheetah 3 的最高速度。

Sangbae Kim 表示，他們希望舉辦「一場機(jī)器狗穿越障礙的比賽，每個(gè)團(tuán)隊(duì)用不同的算法控制一只 Mini Cheetah，看一看哪種策略更有效。」

IEEE：液壓馬達(dá)也被用于大部分高性能動(dòng)力機(jī)器人中，為什么電力驅(qū)動(dòng)器是 Cheetah 和 Mini Cheetah 這種機(jī)器人的最佳選擇？

Sangbae Kim：關(guān)于這一點(diǎn)，我之前和 March Raibert（波士頓動(dòng)力創(chuàng)始人）討論過，我們兩人的看法有點(diǎn)分歧。他認(rèn)為這里面有規(guī)模問題，但我不這么認(rèn)為。電力驅(qū)動(dòng)器的伸縮性很好，說實(shí)話我對 Mini Cheetah 的表現(xiàn)感到非常驚訝，因?yàn)樗锩娴碾娏︱?qū)動(dòng)器大大縮小。秘密在于設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)：如果你觀察 Mini Cheetah 的肩部（驅(qū)動(dòng)器），會發(fā)現(xiàn)它比 Cheetah 3 的肩部大。雖然不是特別明顯，但 Mini Cheetah 的肩部占體長的比例更大一些，因此性能也更強(qiáng)。

電力馬達(dá)大型化時(shí)很容易，可用于一匹馬大小的機(jī)器人，從而讓它跑的像馬一樣快。功率密度方面也沒問題。但對人形機(jī)器人而言，問題就變得有趣了，因?yàn)槿诵螜C(jī)器人需要許多自由度。在 12 級自由度時(shí)，沒有問題，我認(rèn)為電力馬達(dá)能夠達(dá)到。但如果是 24 級的自由度，你需要在腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)脖子等都有多級別自由度……這么多的自由度混合在一個(gè)關(guān)節(jié)連接處，電力馬達(dá)就不行了。這也是為什么液壓開始引人關(guān)注，因?yàn)樗且粋€(gè)強(qiáng)大的能源，而驅(qū)動(dòng)器又相對太小，要比同樣扭矩的電力馬達(dá)小很多。當(dāng)然，液壓還有其他成本要考慮。所以，在一定自由度內(nèi)，我認(rèn)為電力驅(qū)動(dòng)器在各個(gè)方面會較好。但一旦自由度更大，液壓會更有優(yōu)勢。

IEEE：目前已經(jīng)有 Mini Cheetah 了，未來會繼續(xù)研究 Cheetah 3 嗎？

Sangbae Kim：我們的模擬工作已經(jīng)進(jìn)行了 95%，對控制器足夠自信時(shí)就會在機(jī)器人上進(jìn)行測試。目前我們的模擬測試進(jìn)行了大約 50%，其中的 40% 都是在 Mini Cheetah 上進(jìn)行的，在 Cheetah 3 上只進(jìn)行了 10%。即使我們的算法在模擬中并不是超級魯棒的，Mini Cheetah 也可以通過測試。它需要大約 2 分鐘啟動(dòng)配置，如果出了問題也不會壞掉。

對于機(jī)器人研究來說，不易受損是一件很重要的事，因?yàn)檫@意味著你可以在它身上嘗試更多技術(shù)，或放手讓你的學(xué)生們?nèi)パ芯克皇鞘孪攘谐鲆皇剿姆莸慕睿o機(jī)器人穿上防護(hù)盔甲，隨時(shí)準(zhǔn)備拿出支票薄，或者站在滅火器旁邊。堅(jiān)固耐用的機(jī)器人意味著你可以減少模擬中的工作量，這會更有趣（并且可能更有效率）。

目前的計(jì)劃是做出 10 臺 Mini Cheetah，五到六臺供 MIT 的其他實(shí)驗(yàn)室使用，另有四到五臺會借給其他研究有足機(jī)器人的團(tuán)隊(duì)。最后，根據(jù) Sangbae 的說法，他們希望舉辦「一場機(jī)器狗穿越障礙的比賽，每個(gè)團(tuán)隊(duì)用不同的算法控制一只 Mini Cheetah，看一看哪種策略更有效。」這個(gè)比賽最初可能會是人類控制機(jī)器人，但最終 Mini Cheetah 將會完全自動(dòng)。一旦目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，我們就可以在不久的將來看到消費(fèi)級版本了。