逆天的仿生机器人 它会超越人类吗？

仿生机器人学是机器人研究中一个热门的领域。人们试图从动物身上获取灵感，并运用到机器人身上，使它们可以运用于户外，比如服务用机器人、搜救机器人等，它们可以应对一些复杂的地形场景。

高智商机器人

机器人是按照科学家预先写好的一段代码运行，电机受代码控制，代码怎么写，机器人就怎么动，这被认为是机器人和人类的最大区别之一。不过，随着人工智能技术的不断发展，背靠着大数据和深度学习，现在更类似于人类的机器人也屡见不鲜，比如INNFOS公司的MORDY就是一个例子。

经过五代技术积累，从舵机连线到纯电机驱动，INNFOS单只机械手臂已经达到17个自由度，配合具有深度神经网络的电机控制算法，MORDY的手部动作将实现智能动作学习，进而实现智能力反馈和动作判断。另外，还可以配合VR技术，观察机器人动态，并与之进行交流互动，实现“高智商”机器人。

日本仿生机器人

在仿生机器人研究方面，日本也已经走在了产业的领先行列。就在今年6月，在日本东京举行的仿生机器人展览上，机器人Otonaroid和Alter亮相。Alter的大脑是一台“中枢模式发生器”(CPG)，CPG中的神经网络可以复制神经元，以便机器人能发展出自己特有的动作模式。当然，影响其动作的还有传感器探知的距离、温度、噪音和湿度等因素。简单来说，传感器就是Alter的皮肤。虽然它动起来跟人的差别还较大，但你却会觉得这家伙是活生生的。而Otonaroid，日本科学家认为其是世界上第一款能阅读新闻的机器人。

近日，丰田汽车也发布了取名为“T-HR3”的一款仿生机器人。它看起来非常灵巧，而且有很好的抓握力，它能够做出与人类十分相似的动作。

这种仿生机器人主要通过遥控来控制，该遥控系统可以让使用者在一个算法框架上施加不同程度的压力来控制机器人的四肢。而VR头戴设备使它显得更为立体，用户可以远程操控机器人的身体运转。

不过，T-HR3可能不会拥有很大的自主权，但是让它牺牲了自主权就大大削弱了它的使用效果。因为它不能单独行动，你需要一个遥控系统来控制这种仿生机器人才能获得成效，并且它并不精确，做同样的工作时也比分配给人类要昂贵得多。

丰田公司的声明称它是“一个有能力可以在各种环境中安全地帮助人类的机器人系统平台，比如家用、医疗设施、建筑工地、受灾地区，甚至是外太空，它都能发挥有益的作用。”

波士顿公司的人形机器人

提到仿生机器人，波士顿公司绝对是行业里的大神级公司。在2016年，Boston Dynamics发布了新一代Atlas视频，将人形机器人的发展带到了更高的高度，视频中新Atlas进行了户外行走、搬盒子、自主稳定和自主站立等任务，虽然还不尽完美，但和上一代比起来，新款机器人可以说在上一代的基础上实现了技术飞跃。

关于这款机器人，有几点需要特别注意：

新版本Atlas高5.9英尺（1.75 m ），重180磅（82 kg ），比前一代高6.2英尺（1.9m）重345磅（156kg）的型号更短更轻。

Atlas为户外和室内应用设计。它是电力驱动和液压制动的。它的身体和腿中使用了传感器来保持平衡，传感器位于其四肢以防侧翻，有些传感器甚至能够识别箱子或门上类似QR的编码。还在头部使用了激光雷达和立体传感器以避开障碍物、评估地形和帮助导航。

Atlas是绑了一个外部电源来供电的，而这一版本则是电池供电，更时尚、更安静、更灵活，所以比起上一个版本，新Atlas看起来看轻盈，走起路来健步如飞。

「这十分令人惊讶，」加州大学伯克利分校的机器人学教授Ken Goldberg说，「它们的运动真的流畅了许多。」机器人格外流畅的运动会让他觉得很奇怪，特别是当人们用曲棍球棒戳Atlas时。他还表示：「当机器人遇到具有冲击力的突发事件（我们称之为『刺激』）时，对系统来说相应是非常困难的。」Atlas的反应尤其令人印象深刻，因为研究人员推的是它的胸部，即重心的位置。

Atlas双足机器人在自主平衡方面取得了巨大进步

尤其值得注意的是其在自主平衡上取得的进步。Atlas是双足人形机器人，其运动稳定性一直是学术界研究的难题。在去年DARPA机器人挑战赛这样的顶尖赛事里，参赛团队的机器人面临的最大难题是让自己保持直立，那些世界一流的实验室做出的双足机器人步态在平地上仍是小心翼翼，而且还经常摔，当然，也不能自己站起来。对于这些价值百万美元的机器人来说，由于平衡能力不足导致的摔倒动作可能会带来毁灭性的打击——仪器、电机和其他部件造成了严重损坏。因此，如何增加机器人的平衡能力，成为所有机器人公司所面临的最严峻的问题。

从本次波士顿公司发布的视频来看，他们很好的解决了这个问题，波士顿动力公司对此没有进行详细说明，但从公司创始人 Marc Raibert 在2015年8月份的FAB 11大会演讲中可以看出一些端倪。他在现场展示了一段视频，那时的 Atlas 已经能够做到了在树林中快速行走。

与那个在几个月前 DARPA 机器人挑战赛中行走缓慢、摔的很惨的 Atlas 判若两人。Raibert 说，关键在于他们的机器人可以通过快速移动、选择新的落脚点来实现动态平衡。

在左边是Atlas腿的一个版本。右边则是波士顿动力“未来的愿景”：这只脚将采用3D 打印，将所有的液压元件直接打印到其结构中。这只脚看上去有很多仿生的元素，比如“类动脉式的液压管道布局”、看上去很像骨头的支架等。我们并没有看到这条腿的实物图片，但听上去波士顿动力已经造出来了一个。Marc Raibert信心满满的说：「我现在还不能给你们展示机器人，但我们在很努力地推进这个项目，并且我认为到年底你们将看到使用类似这种技术制作的波士顿动力机器人。」虽然推迟了几个月，但Atlas还是做到了。

除了Atlas，也有一些机器人团队很好的解决了机器人平衡的问题。在2015 DARPA 机器人挑战赛中，许多参赛团队的机器人使用了Atlas，他们通过安装他们自己的软件并修改来让机器人保持平衡。来自WPI-CMU的阿特拉斯机器人Warner是诸多Atlas中唯一一个没有摔倒或需要重启的机器人。在决赛的两次尝试中，他们都成功走到最后，拿下八分中的七分。这样优异表现的背后，是CMU机器人学院Christopher Atkeson教授组对稳定步态的研究成果，尤其是组里博士生冯思远的工作，冯思远在3D行走方面的论文曾在13年的仿人机器人国际会议Humanoids上获得过大会最佳论文（Best Paper）的荣誉。

Atlas展示了双足机器人优秀的平衡能力，但总有一些极端情况会让它失去平衡，如何应对？那就让它们优雅的摔倒。伍斯特理工学院的Matt DeDonato指出：「大多数的（机器人挑战赛）参与者，都会关注机器人保持直立而不是关注找出更好的摔倒方式，尤其是当每次摔倒，都会有大量的时间惩罚」。在与卡内基梅隆大学合作中，为了减小损坏，当检测到摔倒时，Matt DeDonato的队伍操控的阿特拉斯机器人都会关掉自身的执行器，然后跛行前进。在整个DAPRA挑战中，DeDonato的队伍保持着机器人始终站立。但是DeDonato指出：「随着机器人的商业化，需要研究这个领域，毕竟机器人总会有摔倒的时候」。

对此，波士顿动力创始人Marc Raibert指出：「当他的队伍开发一个四足机器人BigDog时，就开始思考怎样保护一个即将摔落的机器人。最初的想法是当检测摔倒时，让机器人的四肢失灵」。他说：「当四肢碰到地面时，四肢如同长的杠杆，力量会直接作用在连接处。我们的确摔坏过BigDog的一些腿，所以我们重新对BigDog编程。当出现摔倒时，就松动它四肢的连接处。我们现在做的机器人都会检测当他们失去平衡时，对应做出什么反应。」

佐治亚理工学院研究者们从人类摔倒的行为中总结出一种算法，让一个不平衡的机器人找出怎样扭曲它的身体，使得它能减小与地面的碰撞力。为了驱散摔倒的动力，这种算法会计算出机器人摔倒与地面产生的一系列接触点。他们用一个小的人形机器人BioloidGP来测试算法，用Atlas来模拟实战。研究成员Karen Liu表示，还会基于人类的条件反射给机器人建立一套类似的神经系统。

从仿生机器人目前的发展来看，具体人类尚有不小的差距。不过，科技进步的速度是超乎你的想象的，也许在不久的将来，仿生机器人就会在某些方面超越人类。

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