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波士顿动力机器人秀跑酷,新技能背后有哪些技术支持?

时间:2018-10-12 作者:网络整合 阅读:
从行业内的角度来看波士顿动力新发布的这个视频,多半认为波士顿动力的技术迭代的速度确实在加快,这对于整体机器人产业的发展更可能带来新的机会点,当硬件逐渐进入成熟阶段,下一个关键决胜点就是人工智能算法与技术融合的速度与商业化程度。

今天,波士顿动力最新视频来了!Atlas 先是平稳的跑步前进,连贯的跳过了一段障碍物,相比于此前的“立定跳远”,这次的动作在协调性和连贯性上有非常明显的提升。

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Atlas 奔跑跳过障碍 (来源:Youtube)

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Atlas 完成三连跳(来源:Youtube)

接下来,机器人在助跑之后对着面前三个箱子来了个三连跳,站上了与机器人自己同高的架子上。

机器人这次跳跃没有任何的停顿,连续三次单脚跳上架子后还保持了几乎完美的平稳性。从后面的视角看,机器人在跳跃过程中,除了腿部协调的非常好,手上也流畅的作出作出与人类跳跃时类似的伸展动作,以保持平衡。这个学会了“跑酷”的 Atlas再次惊艳全场。

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与之前视频中的表现对比,此次 Atlas 的挑战更多,难度更大,Atlas 不仅平稳的完成了三连跳这样的高难度动作,在动作的连贯性上也已经逼近人类的表现。

而关于此次Atlas新技能的get,波士顿动力给出的官方解释是:

Atlas的控制软件通过控制包括腿、手臂和躯干在内的全身,集中力量跳过原木,跳上台阶,整个过程中不会打断步伐。Atlas使用计算机视觉进行定位,使其在跑步过程中准确标记环境参照物,识别周围地形及环境,并完成整个运动过程。

三连跳背后的超高算法难度

Atlas 机器人的的此次惊艳三连跳,让不论是行业人士还是吃瓜群众都为之惊叹。为什么这件事如此吸睛?原因就在于这其中的难度真的非常高。

DeepTech深科技对此采访了新松机器人高级副总裁王宏玉。“硬件方面其实已经成熟,最难的就是算法,从机器人设计来看,每一种动作背后是一个算法,像是跑步、蹲、跳跃等,要把各种算法软件结合,进而协调双足自由度的运作,其中人工智能在此扮演了关键角色,”王宏玉如此分析道。

过去,大多数机器人并不具备所谓的人工智能,而是依靠已经写进系统的程序来执行单一的工作。后来随着传感器的加入,行业开始进入第一段蜕变。传感器为机器赋予了一点智慧,如视觉和力觉,但这些还不足够。后来机器学习的兴起,就又进入了第二阶段的蜕变,也就是人工智能。其实可以发现波士顿动力近期以来公布视频的频率有所加快,代表其技术进步迭代正在持续加速中,从走路有点呆板尴尬,接着看到可以后空翻,到现在的三连跳,做到了与人类高度相近的程度,“从这可以看到他做到了让算法快速迭代,人工智能在此显然扮演了重要角色。”王宏玉说。

利用人工智能的好处在于能实现机器的“自学习”,一开始让机器学基本这些基本动作,不论是通过人或机器的评估机制,例如强化学习,让机器人每一次的动作都能更灵活一点,并且找到耗费能量最小的力度和姿态,除此之外,还可以识别场景需求,例如环境是平地、山坡等,调取各自的算法,实现波士顿动力的技术迭代。

更值得注意的是,通过人工智能算法的引入,让机器人不但有了智能,甚至可以说机器人的智能更趋于“完整化”。因为,不论是蹲、跑、跳个别动作的实现,到这些动作的连续、且是即时的实现,每一个背后都有一套算法的支持,而要让这些个别支持动作与功能的算法串联融合,这基本上就是另一个层次的技术跃进,而这跃进的让人兴奋程度,可能与这次大家所看到的快速奔跑跳跃的视频不相上下。

因为,从另一个角度来看,当人工智能算法更进一步、更广泛、更深入的被融合到机器人系统中,接下来会发生的事,不再只是靠新开发的一套算法去教会机器人新动作,而是要让机器人在未来能做到自己遇到新的环境时,会发展出对应环境需求的新动作。可以想象这样的跃进发展会对机器人带来非常大的变革转变。

Atlas的技术迭代

Atlas机器人由美国波士顿动力公司为主开发,最初由美国国防部国防高等研究计划署(DARPA)的资助和监督。这个身高6.2英尺(1.9米) 的机器人是专为各种搜救任务而设计,在2013年7月11日首次向公众亮相。

Atlas是波士顿动力基于早期PETMAN双足人形机器人研发的,有四个液压驱动的四肢。初代Atlas机器人由航空级铝和钛建造,身高约1.8米,重达150公斤,利用蓝光LED照明,需要外接电源。

从外观上来看,显然已经在向大众能接受的方向走,另外,在经历三次版本迭代之后,已经可以脱离电缆,拥有液压动力,外加75公斤的质量和1.5米高的身形,拥有导航、避障能力。

Atlas机器人最让人惊叹的是擅长在崎岖的地形行走、攀爬,包括不平整的碎石地,雪地等,它能够保持平衡,快速行走,搬箱子,甚至在被踢倒后自己爬起来,而且它学习走路的动作和生态与人类惊人的类似。他被称为“逆天机器人Atlas”。

2016年2月23日,波士顿动力公司在YouTube上发布了一个新版本Atlas机器人的视频,立即引起轰动,仅YouTube的原始视频播放量已达到2400万次。 新版本的Atlas机器人为在户外和建筑物内部操作设计。 它专门用于移动操纵,非常擅长在广泛的地形上行走,包括雪地。 它由电动和液压驱动,使用身体和腿部的传感器维持平衡,并在其头部使用光学雷达和立体传感器,以避开障碍物,评估地形,帮助导航和操纵对象,即使对象在移动中。第二代Atlas机器人身高1.9米,体重仅有82公斤,相貌也不像初版那么狰狞,而且内置电池驱动,不再需要外接电线获取动力。

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初代Atlas机器人

第二代Altas机器人更令人印象深刻的是各种能力的改进。在视频中它展现出了在雪地丘陵中的穿越能力,能够在崎岖不平且被雪覆盖的山坡自如地行走。而且它的平衡能力也十分惊人,在打滑甚至被踢的情况下仍能维持住姿态,即便被踢倒在地,它也自己再爬起来!还有就是得益于配置的激光雷达与立体传感器,以及室内室外的定位能力,Altas 已经能够在室内和室外进行自我导航。从当时的视频中可以看出,Altas 的目标搜索识别能力也很强大,测试者屡屡把待举起的箱子踢走,Altas 都能很快定位到箱子并且执行举起重物的动作。

在Atlas体型结构和技术应用上,波士顿动力官方给出的解释是:Atlas硬件利用3D打印来节省重量和空间,从而形成一个非常紧凑的机器人,具有高强度重量比和极大的工作空间。立体视觉、距离感应和其他传感器使Atlas能够操纵环境中的物体并在崎岖的地形上行走,在撞击或推动时能够保持平衡。

当然,官方指出的“在撞击或推动时能够保持平衡”明显是针对产品迭代、功能提升后的现在版本而言,毕竟,波士顿动力之前也是给出过被撞倒的场景画面的。

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作为波士顿动力的明星产品,这款产品可以说是备受关注,当然,广受关注后,也必然是备受争议。不论是在后空翻的失败次数,还是在室外跟随上是否有人操作,都备受质疑。据相关媒体报道,波士顿动力一位不愿透露姓名的前员工说,视频代表的是机器人最好的状态,自从机器人开始学走路,就会经常摔倒,只是NG镜头不太会播出而已。

商业化路上几经转手,开源将是第一步?

波士顿动力在机器人,尤其双足机器人上说是第一,应该也不为过。也是因此,得以被众多厂商看好,在 2013年被Alphabet(谷歌母公司)收购,入得谷歌麾下。但是在谷歌麾下这段日子里,仍然迟迟没有在市面上推出任何商用产品,也迟迟没有对外公布任何商用计划,再加上无法融入谷歌整体技术发展中。据了解,在2016年,就已有谷歌决定放弃波士顿动力的传闻,当时的接盘侠一度被认为是车企巨头丰田,不过,最终的结果,却是在时隔一年的2017年6月,软银从谷歌手中接过了波士顿动力。

从行业内的角度来看波士顿动力新发布的这个视频,多半认为波士顿动力的技术迭代的速度确实在加快,这对于整体机器人产业的发展更可能带来新的机会点,当硬件逐渐进入成熟阶段,下一个关键决胜点就是人工智能算法与技术融合的速度与商业化程度。

但行业都知道,波士顿动力是一群技术疯狂爱好者所组成,埋首研究技术,但作为一家初创公司,势必会面临技术落地的商业化问题,因为成本太高,自然让使用者意愿打折扣。

目前要实现机器人的移动性,有足型跟轮型两大类,足型机器人的成本比较高,这也是过去商业推广时遇到的问题。行业人士评估,足型机器人的成本大概是比轮型高出 3~5 倍,另外足型机器人负载(payload)大约只有几十公斤。

而在商业化部份,近来波士顿动力有另一个值得注意消息传出,波士顿动力似乎有计划将技术开源,“如果开源,对产业冲击会很大!”一位机器人行业高层对 DT 君说。但这“冲击”不见得是不好的,因为波士顿动力如果将自有技术开源供业界使用,即使是需要授权付费,这对波士顿动力是一个可盈利的商业模式外,对于其他机器人开发业者而言,若能应用波士顿动力的技术提升自身开发速度,这将会对整体机器人行业的发展带来显着的推动,不只是波士顿动力本身的迭代速度会加快,整体机器人行业也会在此带动下加速发展。

根据目前业界传出的消息,波士顿动力可能采取的作法是让自己成为一家平台商,通过代码开源或授权方式,让外界可以使用他们所开发的技术。这样做的一个好处是优化技术,随着开发者、业者的使用,在众人的反馈下,技术得以不断优化或改善。第二个好处则是应用场景得以扩大,让技术落地变为可能。过去波士顿动力的主要诉求在军事用途,如果技术能够被其他领域的机器人使用,对于机器人功能的提高,着实会有帮助。

整体来看波士顿动力在过去 1 年的技术迭代进展,特别是人工智能算法的高度参与融合,再加上近来业界传出的开源传言消息,对于全球机器人产业而言,这将让机器人真正从“机器”进而大步跃入真正的“机器人”时代。

(综合整理自腾讯科技、雷锋网、新智元、DeepTech深科技

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