過獨(dú)木橋，踩亂磚塊，走貓步，這是波士頓動(dòng)力的 Atlas 機(jī)器人最新學(xué)會(huì)的能力！在美國(guó)人類與機(jī)器認(rèn)知研究所（IHMC）新算法的支持下，Atlas完成了“最難行走實(shí)驗(yàn)”，成功走過了亂石塊、獨(dú)木橋式的狹窄通道等復(fù)雜地形。

波士頓動(dòng)力的Atlas機(jī)器人會(huì)過獨(dú)木橋了！

近日，IHMC Robotics發(fā)布了一段相當(dāng)震撼的新視頻，視頻中，波士頓動(dòng)力的Atlas機(jī)器人(DRC版本)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。

在搖晃的磚塊上走

走獨(dú)木橋也不在話下

磚塊看起來?yè)u搖晃晃，木板橋的寬度比它自己的腳看起來寬不了多少，Atlas要走模特兒一般的“貓步”，難度還是不小的。

在視頻描述中，IHMC稱，Atlas機(jī)器人已經(jīng)能夠通過自主規(guī)劃在狹窄的地形上行走。

Atlas機(jī)器人由波士頓動(dòng)力公司制造，但I(xiàn)HMC Robotics編寫了控制、感知和規(guī)劃算法，使機(jī)器人具備了視頻中展示的靈活性。

DRC(DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽)版的Atlas機(jī)器人使用系繩作為外部驅(qū)動(dòng)，理由是：大型機(jī)器人容易大量耗電，而且系繩也有安全帶的作用，可以防止機(jī)器人在測(cè)試時(shí)摔到地面。DRC參賽機(jī)器人都在其內(nèi)部安裝有很重的電池包，這對(duì)于保持行走平衡來說是一大不利因素。

Atlas機(jī)器人高約1.83米，重約149～181千克，全身有多達(dá)28個(gè)液壓關(guān)節(jié)，其原型是PETMAN機(jī)器人。

磚塊的寬度與機(jī)器人腳板寬度差不多

IHMC稱，機(jī)器人利用激光雷達(dá)感知地形，并繪制平面區(qū)域的地圖。路徑規(guī)劃算法將平面區(qū)域中機(jī)器人的足跡規(guī)劃到由操作員制定的目標(biāo)位置。

目前，機(jī)器人在這種地形上走路的成功率約為50%。

IHMC的研究人員計(jì)劃通過使用角動(dòng)量增加平衡，并更好地考慮關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍來提高成功率。

“交叉步”使機(jī)器人結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定

機(jī)器人在狹窄的地形上行走是很困難的，因?yàn)橛袝r(shí)候要走“交叉步”，由于機(jī)器人髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍有限，并且當(dāng)一只腳跨到另一只腳的正前方時(shí)會(huì)造成一個(gè)小的多邊形支撐，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

重新編程軟件，教Atlas像人類一樣直腿走路

IHMC全稱佛羅里達(dá)人類與機(jī)器認(rèn)知研究所，是佛羅里達(dá)州立大學(xué)系統(tǒng)的非營(yíng)利性研究機(jī)構(gòu)。IHMC的研究領(lǐng)域包括：人形機(jī)器人、雙足機(jī)器人控制技術(shù)、生物啟發(fā)的腿式機(jī)器人、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可穿戴式外骨骼設(shè)備等。

2015年，IHMC Robotics在DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽(DRC)獲得第二名的好成績(jī)，抱回100萬美元獎(jiǎng)金，使用的是波士頓動(dòng)力公司提供的Atlas硬件。

之后，IHMC繼續(xù)對(duì)Atlas機(jī)器人進(jìn)行編程升級(jí)，希望教它“像人類一樣走路”，獲得靈活性和控制能力。

機(jī)器人使用吸塵器有模有樣

靈活性例如——做家務(wù)。他們公開的視頻展示了機(jī)器人掃地、使用吸塵器清潔地板、搬動(dòng)、整理倉(cāng)庫(kù)中的工具，將瓶瓶罐罐放進(jìn)垃圾桶等。

不過，視頻是以20倍速播放的，實(shí)際的話Atlas的運(yùn)行速度要慢得多，要在每一步停下來，思考和等待命令，然后執(zhí)行每個(gè)任務(wù)的程序。

讓機(jī)器人直腿走路

人形機(jī)器人有著非常獨(dú)特的走路方式。他們的膝蓋彎曲，軀干盡可能保持不動(dòng)，波士頓動(dòng)力的Atlas機(jī)器人也采用這種蹲伏式的走路方式，因?yàn)橥缺３謴澢鸂顟B(tài)可以防止跌倒。

讓我們看一下Atlas是怎樣走的：

這種步態(tài)在人形機(jī)器人中非常常見，甚至已經(jīng)成為機(jī)器人的“正常”步態(tài)。

但人類不是這樣走路的。我們走路時(shí)腿會(huì)有直著的時(shí)候，每一步都鎖住膝蓋，因?yàn)檫@樣可以更好地支撐我們的重量。你可以自己試一試，學(xué)機(jī)器人那樣一直彎曲著雙腿走路會(huì)很累。

IHMC的機(jī)器人專家們?cè)噲D通過教Altas像人類一樣走路來解決這個(gè)問題。除了提高類人機(jī)器人的效率外，更自然的步態(tài)還能讓它們變得更加靈活，能夠應(yīng)對(duì)更多崎嶇的地形。

讓機(jī)器人走路更像人

為此，IHMC開發(fā)了一種新的全身控制框架，驅(qū)動(dòng)控制器使機(jī)器人的腿伸直，而不需要腿對(duì)地面施加更多的力。

從背后看，可以明顯看到機(jī)器人膝蓋有彎曲和直立的動(dòng)作，步態(tài)更像人類

在實(shí)際的測(cè)試中，Atlas能夠在各種地形上行走，甚至能夠在腿挺直的情況下對(duì)輕度的攻擊做出反應(yīng)。