浙大机器狗"绝影"逆袭::曾被波士顿动力虐得太惨了

发布时间：2020-01-10 18:49:00 所属栏目：通讯来源：网络整理

导读：浙大机器狗

（原标题：“曾经被波士顿动力虐得太惨了”：浙大机器狗“绝影”的逆袭，从技术上 “被虐” 到应用上追赶）

不管怎么说，一谈起仿生机器人，波士顿动力就是一个永远绕不过的存在。从双足人形机器人，到 Spot mini 四足机器人，波士顿动力机器人展示出来的实力，不仅在美国一枝独秀，对比欧洲团队也有相当明显的优势。坦白说，波士顿动力自1992年成立以来，一直依赖美国国防部和 Alphabet 等财力雄厚的资助者。强大的资源支持和多年的技术积累，让波士顿动力凭一己之力，几乎将全球腿足机器人划分成了两个阵营，波士顿动力和其他。

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图 | 波士顿动力双足机器人（来源：波士顿动力）

如今，包括波士顿动力在内的四足机器人团队已经开始了商业化探索，中国亦有机器人团队造出了四足机器人，同时也开始在市场上寻找合适的商用场景。朱秋国是浙江大学控制科学与工程学院 & 工程师学院的硕士生导师，且带领团队开发了浙大著名的四足机器人“绝影”。日前，他接受了 DeepTech 的专访。在交流中，朱秋国多次对波士顿动力的实力表示赞赏，也承认中国机器人团队在这方面还处于追赶状态，不过中国的优势在于市场更大，中国企业也对新兴产品有更高的接受度，这让中国的 “波士顿动力” 们在商用落地上并不落后，甚至能借助更加开放的中国市场，在应用方面实现赶超。

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图 | 朱秋国“被波士顿动力虐的太惨了！”几年前，朱秋国刚开始进入腿足机器人研究领域时，发现被波士顿动力“虐得太惨”：“看到他们发布新的进展，我会觉得挑战很大。”波士顿动力时不常的高调炫技，使其成为国际上很多机器人团队树立的追赶目标，其中就包括朱秋国所在团队。朱秋国希望也能造出灵巧快速移动、具备高动态平衡能力的机器人。经过数年的开发，2019年11月1日，四足机器人 “绝影” 最新迭代版本发布，在运动性能和感知能力方面得到了进一步提升，特别是在复杂地形上的奔跑步态和跳跃步态的实现，在四足机器人的控制算法上再次取得突破。

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如今的 “绝影” 身长85厘米，站立时身高65厘米，体重约40千克，外形更加灵敏、圆润。凭借仿生腿部设计以及更加强大的关节驱动能力，新 “绝影” 可以跃过约40厘米的障碍物，原地起跳高度70厘米，立定跳远距离可达1.5米。“绝影”可以后腿发力、前腿前扑，以重心上下起伏的姿态奔跑，并平稳地跑过布满大块砖石的路面。同时，新 “绝影” 具备足够的感知能力，可以顺利地找到自己的“狗窝”——充电桩，趴上去为自己充电。朱秋国表示，此次升级将机器人的尺寸、重量调整到了更加合理的范围。“我们想开发一个面向行业应用的、且更加轻盈的机器人，而此前的版本更多是考虑机器人的负重能力，因此在重量上略显笨重。”

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在用途上，“绝影”不会像波士顿动力早期的大狗一样，具备上百公斤的负重能力。新 “绝影” 的负重能力在10-20公斤左右。只需要搭载一些轻量的传感器，即可满足巡检等实际场景的应用需求。虽然同样都是四足机器人，但朱秋国团队开发 “绝影” 的思路和波士顿动力有着明显的区别。早期波士顿动力的四足机器人大狗采用的是液压驱动，而 “绝影” 则一直采用的都是全电机驱动。这与机器人的负载和运动能力有着直接的关系。追求液压驱动的关键原因就在于其力量很大。在尺寸相当的情况下，选择液压驱动的机器狗相比全电机驱动的机器狗，在负重能力上具有明显优势。不过，对液压驱动的机器人来说，每一个液压泵都需要配备一个大功率的发动机或电机，这意味着在提升液压泵压力时，会带来噪音问题。“从波士顿早期视频来看，带了一个发动机的机器人，大老远都能听到响声，这在军用领域是非常致命的。”波士顿动力的大狗机器人也正因此被美国军方冷落，有业界专家告诉 DeepTech，除了噪音，液压驱动还存在漏油以及维护不便等问题。波士顿动力为了处理这些问题也花了不少力气，同时其强大的研发、工程制造能力也在其中得到体现。

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从此前放出的演示视频来看，波士顿动力将液压驱动所必须的油管以3D 打印的方式融入在机器人的腿部结构内。相关专家解读称，“这个技术非常厉害，就像人的血管一样，它不再需要外挂的油管，而是能够融到机器人体内，同时将整个结构做的非常紧凑。”“除了波士顿动力，能做好液压机器人的团队，在全球范围内都非常有限。”朱秋国强调，波士顿动力有着强大的研究和制造能力，这需要一个庞大的工程团队来支撑。纵观国内机器人研究，朱秋国认为国内对液压机器人的研究，与波士顿动力相比差距仍然较大。而开发电机驱动的机器人是一个更好的选择。这也刚好符合了全球运动机器人领域的发展趋势。如今全球范围内多数腿足机器人都选择了电机驱动的方式，这对中国机器人研究来说是一个机会。

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在机器人上采用电机驱动，相对来说是一个更加成熟的技术，“绝影身上采用的电机与波士顿动力开发的电机相比，尽管在性能上会存在差距，但这种差异不会是机器人运动能力的决定性因素。”朱秋国说道。此外，电机控制的实现难度也相对较低。因此，单从硬件角度看，电机本身并不是决定各机器人表现的最关键要素，而是要把机器人机构、驱动关节、以及控制算法等有机地融合，才能在整体上具有更加优异的运动表现。软硬件配合是关键 已经获得成熟应用的工业机器人，比如机器手，能够进行非常精准的动作。在诸多行业的生产制造环节，机器手可以进行自动化程度极高的生产工作，在效率和精准性上已经优于人类。与各种运动机器人相比，四足机器人凭借其在行走过程中的离散接触特性，在复杂环境中的探索和工作，具有更强的适应性，尤其在有障碍物的通道（如台阶、楼梯、斜坡）上具有更广阔的发展前景。不过，由于要在各种各样的地形上进行稳定行走，腿足机器人除了要实现精准的控制，动作却不能像工业机器人那样“硬”。为此，腿足机器人腿部的执行关节部分要采用柔性驱动的方式，降低机器人足部着地过程的冲击力，同时又可以完成既定任务，提高机器人的适应性。麻省理工学院的学者最先将串联弹性驱动器（Series Elastic Actuator，SEA）应用到步行机器人的驱动关节中。SEA 将弹性元件串联在刚性驱动器与负载之间，从而实现精确的力度控制。如今，瑞士苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室开发的四足机器人 ANYmal 正采用了这一方案。而从波士顿动力公布的专利来看，Spot mini 采用的是电机 + 谐波减速器，以及力传感器的方式来实现柔性控制。与以上两种方案都不同，朱秋国团队选择了一种准直驱的方式来带动机器人腿部运动。

（编辑：52刷机网）

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