近日，波士頓動力發(fā)布了一段機器人后空翻的視頻。對此，東南大學儀器科學與工程學院院長宋愛國，在接受媒體采訪時，通過對Atlas的動作進行技術分解，梳理了支撐它的背后的傳感器、動力控制算法等技術。

　　一個后空翻動作，最難的是哪一步?起跳、翻轉、落地，還是穩(wěn)住?

　　宋愛國說，首先要有力量。他解釋稱，想翻轉，跳起來了，但是力量不夠大，就不能給翻轉足夠的時間，也談不上動態(tài)的調整，因此動力是后空翻能夠完成的基礎。第三代Atlas并不是告別外接電源的第一代。資料顯示，波士頓動力2016年推出的第二代Atlas就配備了內置電池驅動，不再需要外接電源獲取動力。

　　瞬間給力會更大，就像人要調集自己肌肉內部的ATP儲能一樣，翻轉開始時的爆發(fā)力對電池的要求更高。宋愛國提醒，在關注傳感器、算法等人工智能研究的同時，也要關注動力等基礎研發(fā)，機器人的研制是一個全鏈條的工作。在機器人的體內會有姿態(tài)傳感器，也就是陀螺儀。

　　Atlas機器人在準備起跳，資料圖

　　Atlas用到的傳感器與動力控制算法

　　宋愛國說，通過陀螺儀，它能知曉自己的空間方位。與生物判斷自己的方位和姿態(tài)不同，人類的平衡感知集中在小腦部位。而機器人的平衡感知是分布式的，通過陀螺儀分布在它的軀干上。

　　宋愛國進一步解釋說，它一跳，腿部跟著擺動上來，然后翻轉，整個身體的姿態(tài)也隨之調整。這其中便是姿態(tài)傳感器在起作用，姿態(tài)傳感器獲取了各部位的旋轉狀況，將信息傳遞到中央處理器，進行控制決策。而且控制的實施要快，因此對算法的有效性要求很高。

　　決策的具體過程可分解為：將姿態(tài)轉換成數據，進行計算處理，找到應對策略，傳遞給不同部分，控制姿態(tài)，獲取平衡?？梢韵胍姾罂辗乃杏嬎阋?ldquo;慢飛行”的情形下完成，因此控制算法優(yōu)化極考驗功底。

　　據了解，目前很多學校都在拿這款機器人做硬件平臺，然后研究控制算法。有機器人領域的研究者介紹說，波士頓動力控制算法已成為院校的典型范例，被用作教材。甚至，連特斯拉CEO埃隆-馬斯克也在推特表示說：“這沒什么，幾年后，這個機器人會移動得太快，你需要一盞頻閃燈才能看到它。”

　　11月26日，埃隆馬斯克對有關Atlas機器人后空翻的消息發(fā)表推特評論。

　　Atlas機器人能夠完成后空翻動作并落地，仰賴于傳感器及它的動力控制算法。資料圖

　　Atlas的落地平衡控制

　　此外，落地的平衡控制是較難完成的環(huán)節(jié)。這一過程中，剛性接觸和柔性接觸分別要采用不同的模型，還要設計二者的兼容模型。宋愛國說，為了給這個大家伙輸出足夠的動力，也為了減少落地對它的緩沖，Atlas的腿部裝了液壓伺服器。兩個細長的桶狀裝置，裝在腿部，將剛性接觸轉化為柔性接觸。

　　宋愛國說，目前的驅動部件，有電機、有氣壓、有液壓，后兩種能夠降振減壓，它們不會因為瞬間沖擊力的增加而爆掉，而且輸出動力也足。但是，在算法控制上，液壓伺服的數學模型是非線性的，力量不會隨著電壓的增長而線性增長，控制的精度會低一點，因此，機器人的腳部也會安裝多維力傳感器，來對腳步的受力狀態(tài)進行輔助控制。

　　波士頓動力公司，資料圖

　　關于波士頓動力

　　據悉，關注Atlas的業(yè)內人士，也很樂于八卦波士頓動力公司的波折經歷。它早期在軍方拿到了巨額的研究經費，后被谷歌收購，之后又被谷歌賣給日本軟銀公司，支持經費是其中的重要因素之一。

　　有人在知乎爆料稱，波士頓動力特別有錢，認識在該公司供職過的研究人員，得知波士頓動力每周都要做機器人實驗，把機器人搞壞，然后發(fā)現問題并改正，因為有錢、有經驗，所以他們一周之內就能把機器人修好，下一周繼續(xù)做，全年無休。

　　可見，仿生機器人是個費錢又費工的研究。近年來，我國也在仿生機器人領域有了值得一提的研究。

　　國內正在起步的機器人研究

　　今年4月，百度主辦的創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽上，南京大學、西南科技大學等聯合研發(fā)的“蜘蛛俠智能救援隊”亮相，能在復雜的路況中穩(wěn)定行走，相互溝通協(xié)作且簡單自主運動。8月召開的機器人大會上，由清華大學計算機系研發(fā)的“數據機械手臂”，在人穿上帶有傳感器的手套后，機械手臂會“零延遲”同步響應動作。此外，中國科學技術大學、新松機器人公司等在四足機器人足球、7自由度協(xié)作機器人等方向都有相關研究進展。

　　宋愛國介紹，在軍方相關部門有進行四腿大狗的研究團隊，山東大學有研究兩腿直立行走的團隊，但與波士頓動力相比，我國的機器人研制深度和水平還有較大差距。