人形機(jī)器人Atlas能做些什么？波士頓動力發(fā)布最新視頻

近期，波士頓動力公司（Boston Dynamics）傾注了一些力量在制造能夠做商業(yè)用途的機(jī)器人，而另一方面，關(guān)于動態(tài)人形機(jī)器人的發(fā)展也并沒有落下。在最新的視頻中，波士頓動力公司展示了Atlas專注于感知和操縱的一些驚人的新功能，Atlas團(tuán)隊負(fù)責(zé)人回答了我們（作者，以下簡稱我）關(guān)于他們?nèi)绾螌崿F(xiàn)這一目標(biāo)的一些問題。

這里的亮點之一是Atlas能夠動態(tài)地移動和與對象交互，尤其是與具有較大質(zhì)量的對象交互。舉著木板的快速旋轉(zhuǎn)180度是令人印象深刻的，因為Atlas必須完成所有增加的動力輸出。與旋轉(zhuǎn)的袋子投擲相同：當(dāng)機(jī)器人在半空中釋放袋子時，它的動量就會發(fā)生變化，這需要在著陸時進(jìn)行補(bǔ)償。要把箱子推倒，必須靠過去，但同時需要小心，這樣Atlas就不會在推動之后從平臺上摔下來。

雖然Atlas在這里展示的物理能力令人印象深刻，但這一演示也突出了要讓機(jī)器人以自主甚至半自主的方式發(fā)揮作用，還有多少工作要做。例如，環(huán)境改造是人類一直在做的事情，但我們在很大程度上依賴于我們對世界的了解來有效地做到這一點。我很確定Atlas沒有能力識別這樣的問題，考慮需要進(jìn)行什么樣的修改才能使差距變得縮小，找到必要的資源，然后以人類的方式自主進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹Ｓ纱丝梢钥吹?，在機(jī)器人能夠以富有成效的方式利用這些令人印象深刻的物理技能之前，在世界理解和推理方面還有很多工作要做。

這段視頻中還有很多內(nèi)容，波士頓動力公司幫助我們整理了一些幕后解說：

關(guān)于這一點，我們向波士頓動力公司發(fā)送了幾個問題，Atlas團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Scott Kuindersma為我們進(jìn)行了解答。

Q

Atlas事先對它將要操縱的對象了解多少？這些知識對于現(xiàn)實世界的操縱有多重要？

Scott Kuindersma：這段視頻中，機(jī)器人有一張高級地圖，其中包括我們希望它去哪里，我們希望它拾取什么，以及它一路上應(yīng)該做什么特技。該地圖與真實環(huán)境的幾何匹配度不高；它是一個包含障礙模板和注釋動作的近似描述，由機(jī)器人的感知系統(tǒng)在線調(diào)整。機(jī)器人具有離線計算的對象相關(guān)抓取目標(biāo)，模型預(yù)測控制器（MPC）可以訪問近似質(zhì)量物體。

我們認(rèn)為，現(xiàn)實世界中的機(jī)器人同樣會利用關(guān)于其任務(wù)和環(huán)境的先驗知識，但這些先驗知識采用什么形式以及它們提供的信息量可能會因應(yīng)用程序而異，其中一些需求可能會與一些早期的商業(yè)應(yīng)用程序相一致，但我們也在構(gòu)建允許Atlas在頻譜上的其他點運行的功能。

Q

Atlas的硬件功能是否經(jīng)常限制您使用Atlas的頻率？在這一點上，相對于改進(jìn)軟件，改進(jìn)硬件有多大區(qū)別？

Kuindersma：不經(jīng)常。當(dāng)我們偶爾花時間在inverted 540這樣得東西上時，我們是在故意突破界限。除了對我們來說非常有趣和（希望）激勵他人之外，這些活動幾乎總是結(jié)出持久的果實，并為我們提供了更強(qiáng)大的軟件來解決其他問題。

我們的硬件和軟件團(tuán)隊之間的緊密結(jié)合，以及我們設(shè)計、迭代和相互學(xué)習(xí)的能力，是我們團(tuán)隊與眾不同的原因之一。這偶爾會導(dǎo)致硬件升級和重大重新設(shè)計的行為。但從軟件的角度來看，我們一直覺得自己只是在觸及Atlas的表面。

Q

你能詳細(xì)說明一下你用來確保Atlas能夠成功執(zhí)行最后一個技巧而不會陷入困境的故障排除過程嗎？

Kuindersma：控制器通過使用機(jī)器人模型來預(yù)測和優(yōu)化其未來狀態(tài)。在這種情況下所做的改進(jìn)是對該模型的擴(kuò)展，包括了機(jī)器人四肢的幾何形狀和防止它們相交的約束。換句話說，我們沒有專門調(diào)整這一行為以避免自碰撞，而是在控制器中添加了更多的模型細(xì)節(jié)，以使其更好地避免不可行的配置。這樣，Atlas的所有行為都會受益。

Q

關(guān)于視頻，您還可以與我們分享什么？

Kuindersma：一些有趣的事實：圍繞MPC和操縱的核心新技術(shù)是在今年開發(fā)的，但我們?yōu)橐曨l繪制白板草圖和完成拍攝之間的時間是六周。2×12英寸平板的工具包投擲和旋轉(zhuǎn)跳躍是兩年前作為我們移動工作的一部分創(chuàng)建的180跳躍行為的在線推廣。控制器輸入的唯一區(qū)別是對象模型和所需的對象運動。

盡管機(jī)器人對投擲力學(xué)有很好的理解，但真實世界的表現(xiàn)對釋放的精確時間以及釋放過程中袋子是否碰巧被手指夾住很敏感。這些細(xì)節(jié)并沒有被我們的模擬工具很好地表現(xiàn)出來，所以我們主要依靠硬件實驗來改進(jìn)行為，直到每次都能奏效。

來源： IEEE電氣電子工程師