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起底網紅機器人波士頓動力

 

本文系網易智能工作室(公眾號smartman163)出品。聚焦AI,讀懂下一個大時代!

文/李健

這家“網紅”機器人公司又火了。

最近,接連發布的兩條波士頓動力機器人的最新視頻還有讓大家感到驚訝,一段是發布于今年10月11日標題為“跑酷阿特拉斯”的視頻,顯示出Atlas“輕松地”跑上2英尺高的臺階。

而在另一段SpotMini機器人跳舞的視頻中,則盡顯了其機器人的靈活程度。

波士頓動力再升級:機器人凌空三連跳(來源:FT中文網)

     

    Atlas機器人在跑酷

    盡情搖擺!波士頓動力機器狗炫舞技(來源:FT中文網)

       

      UpTownSpot

      自從2013年被谷歌收購后,波士頓動力就一直活躍在人們的視線中,現為日本軟銀集團的全資子公司。波士頓動力應該也可以稱得上最早使用網絡視頻來為自己賺取關注度的“網紅”了。

      波士頓動力代表了運動型機器人這一機器人領域的重要類型,可以做到能夠行走、翻跟頭、跳躍,但此類機器人大多應用領域垂直,且價格昂貴,不是普通消費者可以觸及的。

      波士頓動力的這些視頻讓人們看到其研發的機器人所具備的強大能力,有些機器人也讓人聯想到快速、強大、有時甚至令人生畏的未來機器人,同時也引發了幾個問題:這些機器人是如何工作的?波士頓動力公司打算用它們做什么?視頻中的機器人是否完全展示出它們的能力?

      智能菌決定從頭來了解下這位“網紅”波士頓動力公司了。

      揭秘發展歷程:MIT做班底從DARPA到谷歌再到軟銀

       

      波士頓動力的創始人馬克·萊伯特

      波士頓動力的創始人馬克·萊伯特(MarcRaibert)是典型的學院派創業者,其在麻省理工學院獲得博士學位后,在卡耐基·梅隆大學(CarnegieMellonUniversity)建立了實驗室LegLab。1986年馬克·萊伯特重新回到麻省理工學院,也把LegLab實驗室搬到了MIT,繼續從事機器人的開發和研究工作,并最終于1992年離開MIT,創建了如今的波士頓動力公司,主要開展機器人相關研究工作,其目標是打造像人或動物那樣,能夠在現實世界中靈活工作的智能機器人。成立至今,吸引了眾多來自世界各大院校的頂尖科研人才。

      在早期,波士頓動力公司與美國軍方合作密切,其研發資金大多來源于美國軍方支持,早期的大多數成果多用于美國軍隊和美國國防高級研究計劃局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency,簡稱DARPA),而現在該公司也一直都有美國海陸軍、DARPA等軍方的合同和贊助。因此波士頓動力的許多機器人項目最初都是基于一定的軍用背景,設計之初主要考慮軍用目的,技術標準和成本都以軍用目標為主。

      2013年底,谷歌母公司Alphabet收購波士頓動力公司,明確表示不希望其參與國防工作,隨后終止了波士頓動力的軍事合同,當時安卓之父安迪·魯賓(AndyRubin)還統領著谷歌的機器人部門。這場收購使谷歌公司的業務范圍由此成功涉足真正的機器人產品,但具體的收購價格并未披露。

      不過波士頓動力與Alphabet的蜜月期并不長,隨著2014年安迪·魯賓離開谷歌,機器人部門和無人機運輸項目ProjectWing一起納入到GoogleX實驗室(現已改名為X)。在僅僅四年之后,2017年6月8日,Alphabet宣布將該公司出售給日本軟銀集團,收購金額同樣不詳。

      對于Alphabet出售波士頓動力的原因有多種推測,比如波士頓動力的成員不愿意接受Alphabet的安排并入其他團隊,公關團隊覺得人形機器人有點嚇人等。比較理性的分析則認為主要原因是Alphabet認為人形機器人這件事還為時過早,至少還得10年才可能商用化。也有推測認為技術難度也是其中一個原因,波士頓動力開發的智能機器人需要大量基礎性研究,而硬件所需要的開發資源比起軟件更困難。

      在2017年軟銀接手波士頓動力時,軟銀也已擁有多個機器人投資組合。萊伯特始終拒絕透露谷歌或軟銀為公司投資了多少錢。他說,兩家公司都為該公司的研究提供了充足的資金,而兩家公司的參與也恰恰顯示了波士頓動力研究工作的潛力。

      業務版塊大起底:從軍用機器人走向商業化

      波士頓動力應美國軍方要求,最早于2005年推出了一種形似狗的四足機器人“大狗”(BigDog),可以幫助美軍士兵背負裝備、進行物資運輸等,尤其適用在一些地形崎嶇的地方,也正是這款四足機器人讓波士頓動力公司名聲大噪。

       

      BigDog

      相較于傳統的輪式或履帶式機器人,四足機器人能夠適應更多的地形地貌,通過性能更強。Bigdog的四條腿完全模仿動物的四肢設計,內部安裝有特制的減震裝置,內部計算機可根據環境的變化調整行進姿態,而大量的傳感器則能夠保障操作人員實時跟蹤“大狗”的位置并監控其系統狀況,其動力來自一部帶有液壓系統的汽油發動機。但后來由于BigDog被認為聲音太大,不能在戰斗中使用,該項目被擱置。

      2015年9月,美國國防部高級研究計劃局又與波士頓動力公司簽下一份價值1000萬美元的新合同。根據合同,波士頓動力公司將對BigDog進行研發升級,制造靜音性能更好、防彈性能更強的新一代BigDog機器人。

       

      Cheetah

      與BigDog類似的,還有一個叫做“獵豹”(Cheetah)的四足機器人,從名字就可以看出這個機器人的特點,獵豹的速度可以達到每小時20-30英里(約合32-48千米每小時),DRAPA為這個機器人的研發提供了資金。該機器人擁有柔韌靈活的脊柱和鉸鏈式的頭部,能夠沖刺、急轉彎并能突然急剎停止。它的奔跑速度達到了每小時28英里(約合45公里/小時)。而獵豹機器人的軀體上方連接著多根線纜,這也注定它只能是一款在實驗室中運行的機器人。

      除了上述兩種四足機器人外,公司還生產和開發了“小狗”(LittleDog)、“野貓”(WildCat)、LS3(LeggedSquadSupportSystem,也稱為AlphaDog)和超強越障機器人Rhex等。多款機器人例如Bigdog、LS3均因運行噪音過大的問題沒有解決而最終遭到美國軍方棄用。

      因此,波士頓動力公司總結了過去的經驗和教訓,打造了一款名為“Spot”的新型四足機器人。在波士頓動力公司發布的宣傳視頻中,Spot機器人實現了低噪運行,可以借助兩條肢體在原地跳躍而不摔倒,并且可以靈活上下樓梯。

       

      Spot機器人

      2016年6月,波士頓動力公司展示了四足機器人SpotMini,重量僅為25公斤。與Spot相比,SpotMini的外形更加小巧,并且在頭部增設了一副機械臂,機械臂的頂端是一個夾手,可以靈活操控物體。在最近風靡網絡的跳舞機器人也正是Spotmini。

       

      SpotMini開門視頻畫面

      在之前波士頓動力公司發布的宣傳視頻中,SpotMini在人類阻攔的條件下,仍用自身搭載的機械臂奮力打開了關閉著的鐵門,然后再用腿把門踢開。

      在研發四足機器人的同時,波士頓動力公司也在研發與人類似的兩足機器人。Petman(ProtectionEnsembleTestMannequin)是BostonDynamics開發的用于化學防護服測試的人形機器人。波士頓動力公司承諾說Petman可以模擬士兵在各種極端壓力下可能做出的動作,并以此測試防護服的耐用性,同時可以根據人體生理學來控制調節防護服內的溫度、濕度以及模擬人體出汗,從而達到更好的測試效果。

       

      Petman機器人

       

      Handle機器人

      而Handle這款機器人,則是將能夠適應粗糙地形的腿部結構和能夠提高效率的輪式結構結合起來。它使用了許多與四足機器人和雙足機器人相同的動力學、平衡學和移動操作原理,只有10個驅動關節,復雜程度要低得多。其輪式結構在平坦的表面上可實現快速而有效的行走,而腿式結構可以適應多種多樣的地形。

      在成功制造出極其敏捷的“貓”和運輸能力極強的“狗”之后,2015年波士頓動力公司宣布Atlas這款雙足直立大型機器人研制成功。從波士頓動力公司公布的訓練視頻來看,Atlas能夠行走于多種多樣的地形,能跑能跳,甚至能做后空翻,可以被從側面來的球重撞而不倒,可以進行取貨、搬運等。Atlas主要為戶外和室內應用而設計,由電力驅動和液壓制動,有28個液壓關節,在其頭部還使用了激光雷達和立體傳感器以避開障礙物、評估地形和幫助導航。Atlas正是近期機器人跑酷視頻中的主角。

       

      今年5月視頻中的Atlas跨越障礙

       

      10月11日發布的視頻中Atlas跨越障礙

      沉迷研發今年終開啟商業化之路

      長期以來,關于波士頓動力機器人的應用落地問題也一直被外界操碎了心,這些“網紅”視頻所產生的名氣并沒有給波士頓動力帶來多少收入。通過對波士頓動力公司前員工和萊伯特的前學術合作者進行的采訪表明,該公司長期以來始終無視商業需求,更不用說外界的道德或倫理擔憂,而一心追求模仿動物運動的機器。前員工們說,波士頓動力公司更像是資金充裕的研究實驗室,而不是像企業那樣運作,而萊伯特的理想已通過簽署軍事合同得以延續多年。

      波士頓動力公司所擁有的機器人技術一直都令人驚嘆,但同時也距離消費者過于遙遠。當其他機器人公司都在如火如荼地進行商業化發展時,波士頓動力則在努力研發酷似動物和人類的能夠靈活活動的機器人,也可謂是機器人界的一股清流了。

      終于在2018年5月,波士頓動力CEO萊伯特宣布,SpotMini機器人正在進行預生產,并準備在2019年實現商業可用性。波士頓動力表示,已計劃與合約制造商合作,在今年晚些時候為商業目的建造首批100個SpotMini,他們將開始擴大生產規模,目標是在2019年進行銷售。SpotMini由此成為該公司26年歷史上的第一個商業機器人。

      在今年6月舉辦的CEBIT2018(信息及通信技術博覽會)上,波士頓動力公司創始人兼CEO萊伯特進一步透露,波士頓動力對于自己的整個商業化進程規劃分為近期、中期和長期三個階段。

       

      圖中藍色氣泡包含了波士頓動力近期的目標應用,右邊的黃色氣泡則包含了波士頓動力的長期目標

      波士頓動力的近期商用規劃是在娛樂、緊急救援和安防三大應用領域,萊伯特認為,娛樂和緊急救援對于波士頓動力的機器人已不是大問題,其機器人現具有的能力便可充分證明這一點,但在安防領域的應用落地還有很多工作要做。

      中期的規劃是倉儲物流和包裹遞送兩大場景,輪腿式機器人Handle在這方面可以發揮作用,機器人也可在包裹遞送方面提高運送效率。

      而長期商用規劃是在施工和護理兩個方面,例如機器人可以在建筑工地進行物料搬運,而萊伯特也表示并不能確定應用在這樣的場景是否有價值。但他認為,由機器人擔任對老年人和病人的陪護工作對波士頓動力而言是一個很有價值的研發方向,但由于機器人要做到家庭陪護所需要的標準較高,也需要十幾年甚至更長時間才能研發出來這樣的機器人。

      中國版“波士頓動力”

      接下來的問題是,在國內有類似波士頓動力這樣的公司嗎?智能菌試著找出了幾家與波士頓動力機器人有相似業務線的公司。

       

      鋼鐵俠科技機器人

      成立于2015年9月鋼鐵俠科技(ARTrobot),是一家專注大型仿人機器人的創業公司。鋼鐵俠CEO張銳介紹說,鋼鐵俠機器人可以實現雙足在不同地形環境中行走;雙臂可以拿東西、完成各種任務;支持圖像識別、語音交互,目標是要打造一種非常先進、具備綜合能力的智能機器人,可以在現實生活中為人們提供服務。

      在之前接受網易智能采訪時,張銳表示,在他看來,仿人機器人屬于更有挑戰性的技術。創業的當時國內還沒有大型仿人機器人的公司,這個領域的研究所也特別少,很難找到相關的研究經驗,因此,張銳希望他的團隊可以突破技術難題,讓中國也有值得驕傲的機器人。張銳表示看好機器人未來的應用前景,他認為未來最大的機器人市場就是仿人機器人市場。

       

      優必選Walker機器人

      在今年1月的CES2018(國際消費電子展)上,優必選雙足機器人Walker首次亮相,高1.3m,擁有兩條自由度極高的腿,此外,Walker機器人采用了優必選自主研發的新一代基于三維視覺的定位導航系統U-SLAM,配備深度相機、高精度IMU、超聲與紅外等多類傳感器,具有語音交互、導航避障、安全監控、視頻通話等功能,具備上下樓梯、全向行走,具備踢球、跳舞等多種互動運動能力。

      優必選高級研發副總裁吳牟雄表示,Walker機器人是優必選人形機器人邁向家庭的重要一步,其能在室內活動的范圍更大,能在日常生活中的地面、臺階、斜坡等環境下行走,更容易為人類服務,尺寸和形體也與人類似。據透露,未來Walker機器人上市后將面向全球終端消費者領域,初期產品定價大約為中級轎車的售價,目標用戶為高端消費人群。

       

      浙大“絕影”機器人

      在2018年2月,一段由浙江大學熊蓉教授領導的機器人團隊研制的名為“絕影”的四足機器人的視頻在網上火了起來。

      據媒體報道,“絕影”身長1米,四足站立時60厘米高,重70千克,在四足機器人中算得上大個子。這樣的個頭,意味著能夠勝任許多實際任務。據團隊成員李超博士介紹,“絕影”靠電機驅動,最大負載20千克,最快行走速度為每小時6公里,續航時間2小時。它已經掌握了跑跳、爬梯子、在碎石子路上行走、自主蹲下再站起來等許多能力。項目負責人表示,“絕影”的技術優勢正如視頻中展現的,動作自然柔順,反應快速準確,面對復雜環境表現出很強的適應力。

      結語

      波士頓動力公司已經成立了26年,幾經波折之后,這家公司正開始走在商業化的道路上,而在商業化的具體應用、程度、未來走向等方面,未知數仍然很多。可以說,這是一家不屬于現在、而屬于未來的公司。

      (參考文獻:

      1.李智勇.終極復制人工智能將如何推動社會巨變[M].北京:機械工業出版社.2016.

      2.裝甲兵編著.軍體世界叢書機械戰警[M].北京:中國少年兒童出版社.2017.第14-15頁

      3.趙亞洲.智能+AR、VR、AL、IW[M].北京聯合出版公司.2017.

      4.梁洪亮.科技史與方法論[M].北京:清華大學出版社.2016.

      5.劉京運.從BigDog到SpotMini:波士頓動力四足機器人進化史[J].機器人產業,2018,(2):109-116.

      6.EvanAckerman,BostonDynamicsIsGettingReadytoProduceLotsofSpotMinishttps://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/industrial-robots/boston-dynamics-spotminis)

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