智東西（公眾號：zhidxcom）
編譯 | 健恩
編輯 | 高歌
智東(dong)西8月18日消息，你以為(wei)跑(pao)酷只是人(ren)類(lei)專長？那你就(jiu)錯了！波士頓動力受人(ren)類(lei)行為(wei)啟發，讓類(lei)人(ren)機器人(ren)也能跑(pao)酷！旋(xuan)轉、跳(tiao)躍(yue)、后(hou)空翻都不在話下(xia)，一(yi)分多鐘就(jiu)能跑(pao)完一(yi)場“障礙賽”。
昨天，波士頓動力在其官網的(de)(de)博客(ke)上宣布，他們的(de)(de)兩臺Atlas機器(qi)人首次完美地(di)完成了復雜的(de)(de)障礙賽。同時(shi)，他們還發布了一(yi)條1分05秒的(de)(de)視頻，展示了Atlas超(chao)凡(fan)的(de)(de)“跑(pao)酷”能力。
▲在跑酷的機器人
視(shi)頻中，一(yi)(yi)(yi)個(ge)機器(qi)人(ren)在一(yi)(yi)(yi)系列傾(qing)斜的膠合板上反復跳躍(yue)，隨后躍(yue)上另一(yi)(yi)(yi)個(ge)平臺，在搭(da)出來(lai)的臺階上跑上跑下。緊接(jie)著，第(di)二(er)個(ge)機器(qi)人(ren)跳上平衡(heng)(heng)木并(bing)反向完(wan)成了(le)(le)第(di)一(yi)(yi)(yi)個(ge)機器(qi)人(ren)進行過的步驟。之后第(di)一(yi)(yi)(yi)個(ge)機器(qi)人(ren)一(yi)(yi)(yi)個(ge)翻(fan)身跳過平衡(heng)(heng)木，與第(di)二(er)個(ge)機器(qi)人(ren)一(yi)(yi)(yi)起以兩個(ge)同步的后空翻(fan)完(wan)成了(le)(le)整(zheng)個(ge)過程。
據(ju)該團隊成員所說，機器人完(wan)成整個連續的(de)過程花費了大約90秒的(de)時間(jian)。
▲兩個機器人同步后(hou)空(kong)翻
一、工程師們死磕細節，讓機器人跑酷變為現實
這次演示看(kan)似(si)完美，但是工程師們(men)并(bing)不滿意：“在今天之前(qian)，我(wo)們(men)沒有進行過后空(kong)翻的(de)嘗(chang)試，所以這次只是一個(ge)試驗。如果你仔(zi)細看(kan)視頻的(de)話(hua)，會發現它看(kan)起來實際上有點尷尬。我(wo)們(men)將繼(ji)續優化我(wo)們(men)測試過的(de)動作，并(bing)且有信心能讓它變得更(geng)好。”
機器(qi)人跑酷的過(guo)程中(zhong)抽動了一(yi)下手臂，這個(ge)簡單的動作差點讓它摔倒。這只(zhi)是(shi)非常輕微的一(yi)個(ge)失誤，大多數觀眾都不會注(zhu)意到。但是(shi)這個(ge)細節還(huan)是(shi)被Atlas團隊注(zhu)意到了，他們(men)稱想要把它做(zuo)到最好。
▲機器人單手支撐身體越過橫梁時手臂(bei)發生(sheng)抖動(dong)
正是他們(men)對(dui)細節的(de)如此關注，才能(neng)讓一個相當科(ke)幻的(de)、充滿(man)未來(lai)感(gan)的(de)、甚(shen)至看似(si)不可能(neng)的(de)機(ji)器人(ren)出現在人(ren)們(men)眼前。
Atlas只是(shi)(shi)一個(ge)研(yan)究平(ping)臺，并非(fei)一個(ge)商業產品(pin)，機器人(ren)會后空翻的(de)能力(li)在(zai)商業環境中似乎是(shi)(shi)沒(mei)什么用處的(de)。但是(shi)(shi)我們可以想象得到，如果機器人(ren)最(zui)終(zhong)能夠(gou)與普通成年人(ren)一樣(yang)擁有相(xiang)當靈巧的(de)身體，并且能夠(gou)對環境作出反(fan)應，那么它潛在(zai)的(de)應用范圍(wei)將是(shi)(shi)無(wu)限的(de)。
Atlas團(tuan)隊負責人Scott Kuindersma說：“從幾個角度看，類人機器人很有(you)趣(qu)。首先，它讓我(wo)們對(dui)未來(lai)無(wu)所不能的(de)(de)機器人的(de)(de)想象在一定(ding)程度上變成了現(xian)實，他們可(ke)能不是某些(xie)特定(ding)任務(wu)的(de)(de)最佳設計，但是如果你想創造(zao)一個可(ke)以(yi)執行各種物理任務(wu)的(de)(de)平臺，我(wo)們起碼(ma)知(zhi)道(dao)人類外形可(ke)以(yi)做到這一點。”
“從技術的(de)(de)角度看，類人(ren)機(ji)器人(ren)給我(wo)們(men)的(de)(de)研(yan)究團隊提出(chu)了挑戰(zhan)。他們(men)的(de)(de)尺(chi)寸和復雜性需要與(yu)強度重量比(bi)、運行時間、運動(dong)(dong)范圍以(yi)及各類硬(ying)件設(she)計等相(xiang)權衡。同時，我(wo)們(men)的(de)(de)控(kong)制團隊必須創(chuang)建相(xiang)應的(de)(de)算法來(lai)控(kong)制這些(xie)機(ji)器，以(yi)協調各種行為(wei)。最終，像Atlas這樣的(de)(de)類人(ren)機(ji)器人(ren)不斷的(de)(de)推動(dong)(dong)機(ji)器人(ren)的(de)(de)極限來(lai)推動(dong)(dong)硬(ying)件和軟(ruan)件創(chuang)新，并(bing)且創(chuang)新成果(guo)將最終轉化(hua)到我(wo)們(men)波士頓動(dong)(dong)力所有的(de)(de)機(ji)器人(ren)上。”Scott Kuindersma補充道。
跑(pao)酷雖然是(shi)(shi)一項(xiang)小眾的(de)運動(dong)(dong)(dong)，但是(shi)(shi)它(ta)為(wei)Atlas團隊提(ti)供了一個(ge)完美的(de)試(shi)驗方式來(lai)檢驗機(ji)器人的(de)動(dong)(dong)(dong)作。這是(shi)(shi)一項(xiang)全身活動(dong)(dong)(dong)，需要(yao)Atlas在不(bu)同情況下保持平衡，并(bing)在一種(zhong)動(dong)(dong)(dong)作和(he)另一種(zhong)動(dong)(dong)(dong)作之(zhi)間無縫切(qie)換。
Scott Kuindersma說：“這(zhe)實(shi)際(ji)上是機器人在能力(li)極限下的(de)行為，他們(men)的(de)各部(bu)分都在一(yi)(yi)個靈活的(de)控制(zhi)系統中協(xie)同工(gong)(gong)作(zuo)。跑酷不會幫你解(jie)決掉(diao)所(suo)有問題(ti)，我(wo)們(men)也不會嘗試去一(yi)(yi)下子解(jie)決所(suo)有問題(ti)，我(wo)們(men)現在所(suo)做的(de)工(gong)(gong)作(zuo)給我(wo)們(men)解(jie)決下一(yi)(yi)組研(yan)究問題(ti)奠定了(le)堅實(shi)的(de)基礎。”
▲機(ji)器人平穩地跑(pao)過平衡木
二、機器(qi)人(ren)能感(gan)知環境調(diao)整行動(dong)，無(wu)需提前編寫程序
回(hui)顧過(guo)去五(wu)年間(jian)Atlas的(de)視頻，人們很(hen)容(rong)易忽(hu)略該團隊在這段時間(jian)內取得的(de)進步。事實上，他們做(zuo)出的(de)一(yi)(yi)些(xie)(xie)改變(bian)對于普(pu)通觀眾來(lai)說是(shi)無(wu)法(fa)感知的(de)，盡管其中(zhong)的(de)一(yi)(yi)些(xie)(xie)進步代(dai)表了(le)技術的(de)巨(ju)大飛躍。
比如，Atlas在早(zao)期的視(shi)頻(pin)中(zhong)就已經能(neng)實現俯臥撐、倒立和后空翻，但是控制這些(xie)動作的基(ji)本(ben)過程已經發生(sheng)了很大的變化。
Scott Kuindersma解(jie)釋道(dao)：“現在(zai)，Atlas的行動(dong)(dong)是由感(gan)知驅動(dong)(dong)的，而在(zai)這之(zhi)前(qian)并(bing)非如此。例如之(zhi)前(qian)的舞蹈視頻是在(zai)展示我們捕捉(zhuo)各種(zhong)動(dong)(dong)態動(dong)(dong)作(zuo)的能(neng)力，需要將(jiang)這些捕捉(zhuo)到的動(dong)(dong)作(zuo)連(lian)成(cheng)一個(ge)我們可以一遍(bian)又一遍(bian)運行的連(lian)續(xu)動(dong)(dong)作(zuo)。在(zai)這種(zhong)情況(kuang)下，盡管機器人(ren)的控制系(xi)統仍需要進行大量關鍵(jian)調整，以保持機器人(ren)的平衡和姿勢，但(dan)是他(ta)們并(bing)沒有感(gan)知環(huan)境(jing)并(bing)對環(huan)境(jing)作(zuo)出反應。”
▲波士頓動力會跳舞的(de)機器人(ren)
在實現跑酷的這(zhe)次迭(die)代中，機(ji)器(qi)(qi)人(ren)需要根據(ju)它們(men)看到的內容調整其行動。這(zhe)意味著工程師不需要為(wei)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)可(ke)能遇(yu)到的情況而事先編寫程序。Atlas團(tuan)隊(dui)只創建了較少(shao)數(shu)量的模(mo)板行為(wei)，這(zhe)些行為(wei)可(ke)以與環境(jing)相匹配，并(bing)且讓機(ji)器(qi)(qi)人(ren)快速執行。
“我們(men)決(jue)定在開發(fa)過(guo)程(cheng)的(de)后(hou)期添(tian)加一(yi)個(ge)傾斜(xie)轉彎的(de)動(dong)作(zuo)。我們(men)能夠利(li)用為其(qi)他環(huan)境中創(chuang)建慢跑動(dong)作(zuo)而開發(fa)的(de)工(gong)具來快速創(chuang)建一(yi)個(ge)原型，并使用模(mo)擬器和機器人(ren)實際測(ce)試對其(qi)進行修正和改進。”
仿真模擬是Atlas控制團(tuan)隊必(bi)不可(ke)少的開(kai)發環節，既(ji)可(ke)以用在機器(qi)人測試(shi)之前評(ping)估其新動(dong)(dong)作，也(ye)可(ke)以保(bao)證新的軟(ruan)件(jian)系(xi)統(tong)不會對現有功能(neng)產生負面影響。但是仍然(ran)沒有有效(xiao)的硬件(jian)測試(shi)的替代品，尤其是像跳(tiao)馬這(zhe)類運(yun)動(dong)(dong)。
跑(pao)酷(ku)中(zhong)的(de)跳(tiao)馬并不像體操比(bi)賽中(zhong)那樣(yang)花哨，只(zhi)需要跑(pao)酷(ku)者越過(guo)矮墻或者障礙物。讓(rang)機器(qi)跳(tiao)馬也一樣(yang)，只(zhi)需將(jiang)手臂放在橫梁(liang)上，然(ran)后翻過(guo)只(zhi)有幾英尺高的(de)平衡木。對(dui)于人來說，這(zhe)種(zhong)動作可能非常容易(yi)，但是對(dui)于Atlas團隊來說，這(zhe)是一項艱巨的(de)挑戰。
“如果你(ni)要我跳過(guo)障礙物，我會利用(yong)我們(men)身(shen)體的某些(xie)特(te)性(xing)來實現，但是(shi)(shi)這些(xie)特(te)性(xing)并不(bu)能利用(yong)到機(ji)(ji)器(qi)人(ren)身(shen)上。比如，機(ji)(ji)器(qi)人(ren)沒有(you)脊椎或者肩胛骨，同時它(ta)們(men)還有(you)一個沉重的軀干和相對較弱(ruo)的手臂關(guan)節(jie)，所以它(ta)們(men)的運動方(fang)式與人(ren)類不(bu)同。因此，在(zai)各(ge)種限制范圍內找(zhao)到有(you)效的解決方(fang)案是(shi)(shi)一項(xiang)非(fei)常有(you)趣的挑戰。”Scott Kuindersma說。
三、機器人跑酷并非(fei)一帆風順，一半時(shi)間都會(hui)摔倒
在拍攝過(guo)程(cheng)中(zhong)，Atlas有(you)大(da)約一半的時間(jian)正確地完成(cheng)了需要進(jin)行的動作。而剩下的其他(ta)過(guo)程(cheng)中(zhong)，它們(men)往往越過(guo)障礙物后(hou)就會失(shi)去(qu)平衡倒下。工程(cheng)師們(men)不斷地查(cha)看機器人的日(ri)志以尋找調(diao)整(zheng)的方法。
Atlas控制負責人Ben Stephens說：“機(ji)器(qi)人做(zuo)到了很多令人興奮的動作(zuo)，盡(jin)管其中一(yi)些還不(bu)完全可(ke)靠。這大約90秒的連(lian)續跳躍(yue)、慢跑、轉彎(wan)、后空翻等動作(zuo)中的每一(yi)個動作(zuo)都(dou)有失敗的可(ke)能(neng)，因此失敗的概率加起(qi)來是相當高的。”
▲機器(qi)人在(zai)跑(pao)酷過(guo)程(cheng)中(zhong)摔倒
Ben Stephens還補充道，這(zhe)是波士頓動(dong)力第一(yi)次拍攝兩個(ge)機器人一(yi)起表演跑酷。“直到兩周前，我們才真正(zheng)把這(zhe)兩個(ge)機器人放到一(yi)起。我們認為我們已經發現(xian)了(le)所有(you)主要的(de)(de)問題(ti)，現(xian)在(zai)能做的(de)(de)就是不斷修(xiu)正(zheng)可能出(chu)現(xian)的(de)(de)小(xiao)概率問題(ti)。”他說。
“我(wo)們(men)正在解決的(de)是(shi)非(fei)常困難(nan)的(de)問題，隨之而來的(de)必定是(shi)不可(ke)避免的(de)挫折，我(wo)認為(wei)這是(shi)機器人技術(shu)的(de)樂趣之一(yi)。”Scott Kuindersma說道，“二十年后(hou)的(de)世界里可(ke)能會出現優雅的(de)、可(ke)靠的(de)、與人類(lei)一(yi)起工(gong)作的(de)強(qiang)大(da)的(de)機器人來豐富我(wo)們(men)的(de)生活(huo)，但是(shi)現在我(wo)們(men)仍處(chu)于創造未來的(de)早(zao)期階段。”
結語：機(ji)器人跑酷并非易事，技術(shu)有助于更(geng)多機(ji)器人進(jin)步
具(ju)有人類外(wai)觀的(de)類人機(ji)器(qi)人一(yi)直是(shi)科幻電影中經久不衰(shuai)的(de)話題，另(ling)外(wai)由于類人機(ji)器(qi)人能夠像人一(yi)樣活動，在實際生活中也有著較為廣泛的(de)應用潛力。然而(er)由于人體結構的(de)復雜(za)性，想要讓(rang)機(ji)器(qi)人完美實現(xian)人類的(de)各(ge)種(zhong)行(xing)為尚不現(xian)實。
跑(pao)酷是一(yi)項對人體綜合素質要(yao)求極高的運(yun)動，跑(pao)酷者不僅要(yao)有靈(ling)活的身體，還要(yao)有出(chu)色的身體協(xie)調能力，想(xiang)讓(rang)機(ji)器(qi)人學會跑(pao)酷更(geng)是難上加難。
而(er)波士頓(dun)動力讓機(ji)器(qi)人跑酷變為了現實，并(bing)且這種機(ji)器(qi)人還可以(yi)自主感知(zhi)環境并(bing)行動，而(er)無需提前編寫(xie)相應的程序，這對于機(ji)器(qi)人技術來說是一(yi)項了不起的進(jin)步(bu)。不過，Atlas并(bing)非(fei)一(yi)個(ge)商業產品，其本身帶有更(geng)多的研(yan)究性(xing)質，我們可能暫時不會在市面(mian)上見(jian)到跑酷機(ji)器(qi)人。
但(dan)波士頓動力(li)稱，由Atlas帶(dai)來的(de)(de)硬件(jian)和(he)軟件(jian)創新將(jiang)會逐漸的(de)(de)應用(yong)到(dao)波士頓動力(li)的(de)(de)其他機器(qi)人身(shen)上(shang)，讓我們有(you)機會從其他機器(qi)人身(shen)上(shang)感受到(dao)這些(xie)技術(shu)帶(dai)來的(de)(de)進步。
來源：Boston Dynamics
▲在跑酷的機器人
▲兩個機器人同步后(hou)空(kong)翻
▲機器人單手支撐身體越過橫梁時手臂(bei)發生(sheng)抖動(dong)
▲機(ji)器人平穩地跑(pao)過平衡木
▲波士頓動力會跳舞的(de)機器人(ren)
▲機器(qi)人在(zai)跑(pao)酷過(guo)程(cheng)中(zhong)摔倒