算法高级（46）-波士顿动力机器人ATLAS

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一、引言

如果说阿尔法狗是对人类智力的碾压，那么，波士顿动力研发的机器人，正在挑战的是仿生学。

波士顿动力公司（Boston Dynamics）一致在专注于机器人的研发，每一次波士顿动力放出视频都会引起网友的围观惊叹，包括机器狗开门，户外慢跑跨越障碍，爬楼梯、避让行人、判断路径等都不在话下。

旗下 ATLAS的表现无疑震惊了不少人，功能型人型机器人能够在各种情况下保持身体的稳定性，这对于人型机器人发展的意义不言而喻。

二、ATLAS的发展历程

2008年3月18日，波士顿动力公司释放了一段关于新一代的机械狗的录像，在这个录像当中，机械狗能够穿越结冰地面，并且能够在被侧踹之后恢复平衡。

2013年7月11日，ATLAS首次向公众亮相，还比较笨拙，步履蹒跚，就像人类的幼儿。需要外接电源，拖着长长的尾巴，后来经过改进去掉了外接电源，走起路来常摔跟头。

2016年2月份，当Atlas机器人再次出现在人们的视野中时，它变了，它已经可以完成独立雪地行走，平衡能力已经很强大了，摔倒了还能爬起来，还能主动打开房门，已经可以搬运货物，

2017年11月，再次出现时，它的技术推进速度开始让人震惊。展示了一波双腿跳远，双腿立定跳高，还有后空翻技能。

2018年5月份Atlas机器人再次升级，惊呆了。它可以野外在草地上慢跑了，轻松跨过类似于横木的障碍物。Atlas的的腿，伺服和液压线已经都嵌入到了结构中。Atlas不仅能够单脚跃过障碍物，还可以连续跳上多层平台。

2019年9月24日，波士顿动力公司在网上公布了双足机器人Atlas最新进展视频。继表演跑酷、后空翻等绝技之后，Atlas又掌握了一项新技能：体操。

三、设计理念

Atlas 看上去就和一个人一样，而 SpotMini 就像是一条狗。

波士顿动力在说明中指出：这个测试，不会刺激或者伤害机器人。

不会刺激，应该是说即便以不优雅的行为对待机器狗，它也不会被激怒反扑到你身上。
不会伤害，代表即便是激烈的干扰行为，也没有对机器人的硬件以及软件系统造成损害。

波士顿动力并不过分追求毫厘之间的精确度，他们追求的是功能的精确性。Atlas 是亚稳态的，因此它在绝大多数时候都是稳定的。处于亚稳态，意味着 Atlas 需要像人类一样保持直立。但即便是 Atlas 所做的后空翻，也只需要 “非常粗略的计算”。当它着陆时，它会对计算做出修正，不需要完美无缺，足够好就行了。

四、ATLAS中蕴含的算法

众所周知，动物最常见的运动方式是节律运动，即按照一定的节奏、有力度地重复、协调、持续进行的动作，是低级神经中枢的自激行为。生物学上，动物的节律运动控制区被认为是分层并且模块化的，其控制以中枢模式发生器为中心，既可以接受来自高层的高级神经中枢的主观控制，也可以响应来自躯体各种感受器官的反射，这就是CPG控制机理。

前人已经按照CPG控制机理建立了不同形式的数学模型，它们能够产生的周期振荡的信号，使其能够满足节律运动的特点。

目前比较经典的CPG模型可划分为以下两大类：

基于神经元的模型：Matsuoka神经元震荡模型、Kimura模型等，该类模型生物学意义明确，但参数较多，动态特性分析比较复杂。
基于非线性振荡器的模型：Kuramoto相位振荡器、Hopf谐波振荡器等，该类模型参数较少，模型比较成熟。

在保证能够输出稳定的周期性震荡信号的前提下，那些形式简单、参数较少、计算量小、便于分析、易于实现的CPG模型是更好的选择。根据这一个原则，我们选取了HOPF振荡器作为CPG的单元模型。

五、ATLAS反抗视频

使用了动作捕捉设备，由人类演员完成。

参考：“波士顿动力机器人 Atlas” 暴力反击人类真相

六、总结

当机器人在各方面都超越人类的时候，人类存在的价值又在哪里呢？细思极恐。

或者，人类的价值并不在于身体，而在于思想。

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参考文章

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