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前言 2022年8月11日，小米的雷軍發(fā)布了CyberOne（鐵大）全尺寸人形機(jī)器人，而2022年9月，馬斯克就將發(fā)布特斯拉人形機(jī)器人擎天柱（Optimus），這兩個(gè)產(chǎn)品讓略顯沉寂的人形機(jī)器人市場(chǎng)掀起不小的波瀾。  小米人形機(jī)器人鐵大（CyberOne）2022年8月11發(fā)布 雷軍和馬斯克，其實(shí)是人形機(jī)器人市場(chǎng)的后來(lái)者，在他們前面有兩個(gè)著名的人形機(jī)器人公司：日本本田的阿西莫ASIMO、美國(guó)波士頓動(dòng)力的ATLAS，這兩個(gè)公司在人形機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)耕耘了30年，但是卻不約而同的遇到了中年危機(jī)，阿西莫2022年3月宣布落幕，而波士頓動(dòng)力已經(jīng)先后三次被谷歌、軟硬、現(xiàn)代等不同的公司買(mǎi)下。是擺脫不了“長(zhǎng)江后浪推前浪，前浪死在沙灘上”的宿命嗎？南瓜君簡(jiǎn)單說(shuō)一下結(jié)論：人形機(jī)器人市場(chǎng)在過(guò)去的30年里，一直是一個(gè)不斷投入而沒(méi)有產(chǎn)出的行業(yè)，沒(méi)有商業(yè)利益的回報(bào)，即便是谷歌這樣的公司也耗不起。  特斯拉人形機(jī)器人擎天柱（Optimus）預(yù)計(jì)2022年9月發(fā)布 馬斯克的特斯拉是何許人也？他是目前的世界首富，2022年1月的財(cái)富超過(guò)3000億美元（近2萬(wàn)億人民幣），旗下有特斯拉、Space X太空探索技術(shù)公司、Star Link星鏈等公司，每一個(gè)公司都是行業(yè)翹楚。 反觀小米，憑借一部手機(jī)，闖進(jìn)了世界500強(qiáng)，創(chuàng)始人雷軍2022年，以117億美元財(cái)富位列《2022年福布斯全球億萬(wàn)富豪榜》第163位。所以我們要為小米闖入人形機(jī)器人這個(gè)賠錢(qián)的賽道喝彩，相信小米也是看到了人形機(jī)器人背后的技術(shù)價(jià)值，通過(guò)它孵化出來(lái)的技術(shù)，將為小米汽車(chē)等產(chǎn)品注入澎湃的動(dòng)力。 扯遠(yuǎn)了，話(huà)說(shuō)回到今天的主角：波士頓動(dòng)力（Boston Dynamics）。 一、波士頓動(dòng)力發(fā)展簡(jiǎn)史 作為一家已經(jīng)發(fā)展了30年的公司，在它的發(fā)展道路上有太多值得書(shū)寫(xiě)的事件，我們簡(jiǎn)單梳理一下：
 波士頓動(dòng)力公司創(chuàng)始人：馬克·雷伯特（Marc Raibert）
波士頓動(dòng)力七年換了三任東家，其主要原因就是該公司的機(jī)器人遲遲未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。研究專(zhuān)家稱(chēng)，波士頓動(dòng)力公司似乎一直在嘗試兩條不同的道路。一條是圍繞Spot和Stretch這類(lèi)機(jī)器人的商業(yè)道路，另一條則是獨(dú)立的完全專(zhuān)注于Atlas的技術(shù)研究道路。 二、波士頓動(dòng)力機(jī)器人發(fā)展史 早期的（1980~1995）波士頓動(dòng)力公司的創(chuàng)始人馬克·雷伯特聯(lián)合卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院做了基礎(chǔ)性技術(shù)研究，并開(kāi)發(fā)了一些單足、兩足和四足機(jī)器人。  波士頓動(dòng)力早期機(jī)器人  波士頓動(dòng)力早期機(jī)器人  波士頓動(dòng)力早期機(jī)器人  波士頓動(dòng)力機(jī)器人發(fā)展簡(jiǎn)史圖
人們初次被波士頓動(dòng)力驚艷，始于2008年發(fā)布的BIGDOG大狗“被虐”視頻，話(huà)不多說(shuō)，看圖：  2008年 波士頓動(dòng)力BIGDOG大狗穩(wěn)定性測(cè)試  穩(wěn)定性測(cè)試，動(dòng)作粗魯看著不爽 機(jī)械狗項(xiàng)目是由美國(guó)國(guó)防發(fā)展研究項(xiàng)目局出資資助。希望研制一種能夠負(fù)重的機(jī)械騾，能夠和士兵一起在傳統(tǒng)機(jī)械車(chē)輛無(wú)法行駛的粗糙地形上協(xié)同作戰(zhàn)。 它沒(méi)有車(chē)輪或者履帶，而是采用四條機(jī)械腿來(lái)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械腿上面有各種傳感器，包括關(guān)節(jié)位置和接觸地面的部位。它還有一個(gè)激光回轉(zhuǎn)儀，以及一套立體視覺(jué)系統(tǒng)。 機(jī)械狗有一米長(zhǎng)，0.7米高，75千克重，幾乎相當(dāng)于一頭小騾子的體積。能夠以每小時(shí)5.3公里的速度穿越粗糙地形，并且負(fù)載154千克的重量。它能夠爬行35度的斜坡。  2012年 四足機(jī)器人LS3 LS3是波士頓繼大狗之后，在2012年推出的一款新型四足機(jī)器人，主要是幫士兵運(yùn)送物品，燃料足夠的情況下能徒步32公里，能自動(dòng)循跡跟隨士兵，并且可以全自主導(dǎo)航到設(shè)置目的地，基于GPS信號(hào)定位并可實(shí)時(shí)避開(kāi)障礙物。相比大狗，LS3體型更為龐大，負(fù)載能力更強(qiáng)，移動(dòng)速度也快，實(shí)用性也有大幅提升。 在實(shí)戰(zhàn)測(cè)試中，大狗因?yàn)闃O大的噪音（燃油發(fā)動(dòng)機(jī)）和有限的使用時(shí)間等無(wú)法克服的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，最終沒(méi)有采購(gòu)。  在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)使用驢子運(yùn)輸物資 在阿富汗戰(zhàn)場(chǎng)使用驢子運(yùn)輸物資 波士頓動(dòng)力初代BIGDOG大狗 Wild Cat野貓機(jī)器人 2013年 前身是Cheetah獵豹機(jī)器人 獵豹機(jī)器人 28英里/小時(shí)（合48公里/小時(shí)） 渾身插滿(mǎn)電纜的獵豹機(jī)器人在實(shí)驗(yàn)室可以達(dá)到48公里/小時(shí)的速度，而野貓機(jī)器人也完全繼承了速度這一點(diǎn)，它在戶(hù)外可以達(dá)到32公里/小時(shí)，并且擁有多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，包括小跑、跳躍、快跑，平衡度非常高，宣稱(chēng)是世界上運(yùn)動(dòng)速度最快的四足機(jī)器人。 2015年 四足機(jī)器人SPOT Spot是波士頓動(dòng)力公司在 2015年推出的一款四足機(jī)器人，其高度約為 0.94 米，重量約為 75 公斤，可背負(fù) 45 公斤的有效負(fù)載進(jìn)行自由行動(dòng)或奔跑，并且不管是抓取能力還是爬坡能力都很優(yōu)秀，同時(shí)是波士頓機(jī)器人中最靜音的一款。 Spot Mini 這個(gè)穩(wěn)定器咋樣 Spot Mini 你瞅我看啥？我瞅你咋滴！ Spot Mini 尬舞 Spot Mini 拉車(chē) SpotMini在2017年推出，其重量?jī)H為25kg，是波士頓四足家族中最為靈活的機(jī)器人，同時(shí)跟Spot的靜音程度上不相上下，mini擁有一副加裝機(jī)械爪，可以利用其開(kāi)門(mén)，上下樓也非常輕松，還能“拉車(chē)”，辦公室、戶(hù)外和家庭都可以運(yùn)作，目前已被用于商用。 2、波士頓動(dòng)力雙足人形機(jī)器人 2009年波士頓動(dòng)力推出PETMAN人形機(jī)器人，這個(gè)站在機(jī)器人研究金字塔尖的神奇“物種”一路飛速進(jìn)化，剛出場(chǎng)時(shí)其形象還人不人鬼不鬼，在滾動(dòng)履帶上甩著兩條扭曲的大長(zhǎng)腿，隨后不僅外觀越來(lái)越炫酷，而且新技能不斷刷新人類(lèi)認(rèn)知。 2009年初代PETMAN 2009年初代PETMAN 早在2009年的時(shí)候波士頓動(dòng)力雙足人形機(jī)器人原型機(jī)Petman亮相，這時(shí)只有兩條腿，需要拖著電纜在履帶上晃晃悠悠地行走，它的“受虐之路”也正是由此開(kāi)始。 2013年初代Atlas原型機(jī) 2013年，初具人類(lèi)外形的Atlas原型機(jī)亮相，這時(shí)的Atlas已經(jīng)能夠在碎石堆上行走，受到的“虐待”也變得更殘酷，它不僅要“金雞獨(dú)立”，還要承受大擺球的撞擊。 這段視頻發(fā)布兩個(gè)月后，波士頓動(dòng)力被谷歌收購(gòu)。在人工智能領(lǐng)域，谷歌收購(gòu)了大量的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)，其中DeepMind和波士頓動(dòng)力備受業(yè)界關(guān)注，因是AlphaGo（阿爾法狗）橫掃圍棋界，該人工智能系統(tǒng)的締造者正是DeepMind。此項(xiàng)收購(gòu)?fù)瓿珊螅雀桦S后即終止了波士頓動(dòng)力的軍事合同，同時(shí)這次收購(gòu)也使谷歌開(kāi)始涉足機(jī)器人產(chǎn)品領(lǐng)域。 2016年Atlas面世 Atlas“百虐成剛” Atlas雪地行走 Atlas雪地行走 時(shí)間到了2016年，也就是波士頓動(dòng)力被谷歌收購(gòu)后的第三年，我們所熟悉的那個(gè)Atlas終于正式亮相。它的外觀已與現(xiàn)在會(huì)跑酷、會(huì)跳舞的Atlas無(wú)異。但這時(shí)的Atlas仍是個(gè)“嬰兒”，尚在蹣跚學(xué)步階段，走路踉踉蹌蹌，動(dòng)作也不連貫，像極了一個(gè)半夜里走在回家路上的醉漢。 下面的幾個(gè)動(dòng)態(tài)圖片，將給你展示Atlas的驚人能力： Atlas測(cè)試：根據(jù)二維碼追蹤物體 Atlas測(cè)試：后空翻 Atlas測(cè)試：當(dāng)然，不是每一次都成功 Atlas跳過(guò)障礙，連續(xù)登上臺(tái)階 Atlas測(cè)試：管子漏了 Atlas這段跑酷怎么樣 Atlas戶(hù)外測(cè)試：跳過(guò)障礙 Atlas測(cè)試：戶(hù)外奔跑 2020年，學(xué)會(huì)了新技能：跳舞 看完了Atlas的這幾條條視頻，可能會(huì)感覺(jué)Atlas在六年的時(shí)間里面進(jìn)步?jīng)]那么明顯。比如，在2017年的時(shí)候Atlas就能夠在臺(tái)階之間跳躍，還能進(jìn)行后空翻。一年后，它又學(xué)會(huì)了一邊跑步一邊躍上幾層臺(tái)階。在這樣的成長(zhǎng)軌跡下，Atlas學(xué)會(huì)“跑酷”似乎也是理所應(yīng)當(dāng)?shù)摹Ｈ欢?，Atlas實(shí)現(xiàn)這一系列動(dòng)作背后的基本過(guò)程已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變。 Atlas和它的兄弟們 最初的Atlas由人進(jìn)行遙控，控制它的行走方向。如果想要它完成某項(xiàng)挑戰(zhàn)（比如跑酷或跳舞等），需要提前對(duì)各種動(dòng)作進(jìn)行動(dòng)態(tài)捕捉，然后將捕捉到的動(dòng)作連成可執(zhí)行的程序。這時(shí)的Atlas只是機(jī)械的完成相應(yīng)的任務(wù)，而并沒(méi)有與環(huán)境產(chǎn)生互動(dòng)。 Atlas行動(dòng)路徑規(guī)劃 在Atlas最近的這次跑酷中，研究團(tuán)隊(duì)已不需要提前對(duì)它的行動(dòng)進(jìn)行規(guī)劃。在跑酷之前，研究團(tuán)隊(duì)為Atlas提供了一張高級(jí)地圖，其中大致描述了它的行動(dòng)路線(xiàn)和相應(yīng)位置應(yīng)該做出的動(dòng)作。跑酷過(guò)程中Atlas利用這些信息來(lái)為自己導(dǎo)航，并且它可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行感知，根據(jù)實(shí)時(shí)感知到的數(shù)據(jù)自主規(guī)劃整個(gè)行動(dòng)以完成挑戰(zhàn)。 Atlas行動(dòng)路徑規(guī)劃 Atlas執(zhí)行的每個(gè)動(dòng)作都源自其行為庫(kù)中的動(dòng)作模板，它可以根據(jù)目標(biāo)情況自主從庫(kù)中選擇相應(yīng)的動(dòng)作執(zhí)行。跑酷過(guò)程中，Atlas的模型預(yù)測(cè)控制器（MPC）會(huì)調(diào)整其發(fā)力、姿勢(shì)、動(dòng)作發(fā)生時(shí)機(jī)等細(xì)節(jié)，來(lái)應(yīng)對(duì)環(huán)境、腳滑等各種可能實(shí)時(shí)出現(xiàn)的因素。這意味著研究人員不必為Atlas的行動(dòng)逐個(gè)調(diào)整細(xì)節(jié)，它的控制器就可以做到。 Atlas行動(dòng)路徑規(guī)劃 并且，MPC還允許Atlas跨行為邊界預(yù)測(cè)下一步的行動(dòng)，比如它知道了這次跳躍后是一個(gè)后空翻后，就可以自動(dòng)地創(chuàng)建從一個(gè)行為到下一個(gè)行為的過(guò)渡，使每一步動(dòng)作都自然的連貫起來(lái)。 Atlas搭載的TOF深度相機(jī)生成的點(diǎn)云圖 現(xiàn)在，Atlas可以利用頭部的RGB攝像頭和TOF深度傳感器獲取更加全面的環(huán)境信息。TOF深度傳感器以每秒15幀的速度生成環(huán)境的點(diǎn)云（point clouds）。點(diǎn)云是大量測(cè)距結(jié)果的集合，Atlas獲取到環(huán)境的點(diǎn)云后，它的感知軟件會(huì)利用一種稱(chēng)作多平面分割（multi-plane segmentation）的算法從中提取平面，并輸入到一個(gè)映射系統(tǒng)中，構(gòu)建出Atlas看到的不同對(duì)象的模型。 這就相當(dāng)于為Atlas構(gòu)建了一張3D地圖，Atlas跑酷過(guò)程中正是基于它構(gòu)建的這個(gè)模型來(lái)規(guī)劃路徑，計(jì)算每一步的落腳點(diǎn)。 Atlas計(jì)算機(jī)路徑規(guī)劃 三、波士頓動(dòng)力的團(tuán)隊(duì) 1、波士頓動(dòng)力創(chuàng)始人，機(jī)器狗之父—馬克·雷伯特（Marc Raibert） 馬克·雷伯特（Marc Raibert） “我愛(ài)機(jī)器人，我的長(zhǎng)期目標(biāo)是讓機(jī)器人像動(dòng)物和人一樣運(yùn)動(dòng)自如。而在我看來(lái)，這需要全面的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，包括硬件、軟件以及運(yùn)動(dòng)行為，只有三者達(dá)到協(xié)調(diào)，才是一款我心目中的機(jī)器人。” 馬克·雷伯特在TED上演講并展示spot mini機(jī)器狗 2017年，馬克雷伯特帶著機(jī)器狗登上TED舞臺(tái)。這是雷伯特為數(shù)不多的露面，此前，他更喜歡藏在波士頓動(dòng)力動(dòng)輒點(diǎn)擊量數(shù)百萬(wàn)的視頻后面。比起商人，他像一個(gè)潛心學(xué)術(shù)的學(xué)者。年輕時(shí)埋首機(jī)器人研究，再抬頭時(shí)一輩子居然就那么過(guò)去了。 30年前，波士頓動(dòng)力成立；13年前，上傳了第一條機(jī)器人視頻；12年前，雷伯特才開(kāi)始出現(xiàn)在報(bào)刊媒體的報(bào)道中；3年前，才開(kāi)始商業(yè)化轉(zhuǎn)型賣(mài)產(chǎn)品；2020，spot mini機(jī)器狗才開(kāi)始接到訂單，此時(shí)的雷伯特已經(jīng)70歲了。 馬克·雷伯特和雙足人形機(jī)器人Atlas 2022年8月15日，韓國(guó)現(xiàn)代汽車(chē)（Hyundai）與他收購(gòu)的波士頓動(dòng)力宣布共同成立BDAII（Boston Dynamics AI Institute,波士頓動(dòng)力人工智能研究所），波士頓動(dòng)力的創(chuàng)始人馬克·雷伯特（Marc Raibert）是整個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。 馬克·雷伯特（Marc Raibert）和Spot mini BDAII將是獨(dú)立于波士頓動(dòng)力公司的一個(gè)研究所，可以自由地專(zhuān)注于具有前瞻性的研究道路，而不用憂(yōu)心機(jī)器人長(zhǎng)久以來(lái)難以商業(yè)化的問(wèn)題。雖然這些研究目前沒(méi)有直接體現(xiàn)出商業(yè)價(jià)值，但是它們極具商業(yè)潛力，從某個(gè)角度而言，這些研究衍生出的技術(shù)將在未來(lái)產(chǎn)生巨大的價(jià)值。 該研究所的四個(gè)核心技術(shù)工作領(lǐng)域?yàn)椋赫J(rèn)知AI（cognitive AI）、體育AI（athletic AI）、有機(jī)硬件設(shè)計(jì)（organic hardware design）、機(jī)器人道德和政策（ethics and policy）。 2、雙足機(jī)器人Atlas團(tuán)隊(duì) Atlas團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Scott Kuindersma稱(chēng)Atlas是波士頓動(dòng)力在液壓驅(qū)動(dòng)的人形機(jī)器人領(lǐng)域十多年來(lái)工作的結(jié)晶，為該團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)研究平臺(tái)。而Atlas團(tuán)隊(duì)的工作便是讓這個(gè)平臺(tái)不斷地突破極限，來(lái)做他們能想象的到的最瘋狂、最激動(dòng)人心的事情。 Atlas團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Scott Kuindersma 與其他的任何項(xiàng)目或試驗(yàn)一樣，Atlas從步履蹣跚的走路，到學(xué)會(huì)跑酷都是團(tuán)隊(duì)合作的成果。目前，Atlas團(tuán)隊(duì)共有4個(gè)小團(tuán)隊(duì)，分別是軟件團(tuán)隊(duì)、硬件團(tuán)隊(duì)、技術(shù)團(tuán)隊(duì)和運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)。 Atlas團(tuán)隊(duì)在錄制雙足機(jī)器人“跑酷”視頻 對(duì)于波士頓動(dòng)力的各個(gè)團(tuán)隊(duì)而言，其發(fā)布的每條視頻都是他們?cè)谶^(guò)去幾個(gè)月或一年所做的工作的總結(jié)，代表著他們過(guò)去這段時(shí)間內(nèi)的工作到達(dá)了一個(gè)新的頂點(diǎn)。因此，每當(dāng)有視頻要拍攝的時(shí)候都是全員參與。 為了讓視頻效果更好，他們準(zhǔn)備了四臺(tái)Atlas機(jī)器人，其中兩個(gè)作為“演示機(jī)器人”，外觀要盡量保持干凈整潔，另外兩個(gè)作為“試驗(yàn)機(jī)器人”，用于開(kāi)發(fā)和測(cè)試新行為，承擔(dān)了大部分的跌落，以至于全身傷痕累累。 用于測(cè)試新行為的Atlas機(jī)器人 結(jié)語(yǔ) 波士頓動(dòng)力公司于1992年成立，第一收購(gòu)是在2013年被谷歌收購(gòu)。四年后，2017年谷歌將波士頓動(dòng)力公司出售給了軟銀集團(tuán)。在軟銀旗下，波士頓動(dòng)力的四足機(jī)器人Spot上市，相關(guān)的Spot Explorer套件為軟銀創(chuàng)造了超過(guò)3000萬(wàn)美元的收入。2020年，軟銀又將波士頓動(dòng)力公司出售給了現(xiàn)代汽車(chē)公司。 波士頓動(dòng)力的七年三任東家 波士頓動(dòng)力七年換了三任東家，其主要原因就是該公司的機(jī)器人遲遲未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。波士頓動(dòng)力公司創(chuàng)始人雷伯特的“至理名言”是：“沒(méi)經(jīng)歷至少25年潛心研究的機(jī)器人產(chǎn)品，不足以商業(yè)化?！?/p> 研究機(jī)器人，對(duì)時(shí)間，不敏感。波士頓動(dòng)力花了30年打磨出震驚世界的機(jī)器狗Spot、人形機(jī)器人Atlas，給未來(lái)的智能機(jī)器人開(kāi)了個(gè)好頭。希望后來(lái)者小米們、特斯拉們能將這個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)揚(yáng)光大！ 南瓜君關(guān)于人形機(jī)器人知識(shí)的系列文章，請(qǐng)打開(kāi)專(zhuān)題查看： １、要想看關(guān)于阿西莫的更詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)看《阿西莫之死：獨(dú)孤求敗三十年，卻倒在黎明前的沙灘上》 ２、要想看關(guān)于波士頓動(dòng)力Atlas的更詳細(xì)內(nèi)容，請(qǐng)看南瓜君的文章《波士頓動(dòng)力：默默耕耘30年 被倒賣(mài)好幾手的老大哥》 ３、鐵大你不孤獨(dú)，深圳優(yōu)必選科技作為國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人的先行者，他旗下的Walker X已經(jīng)在市場(chǎng)上開(kāi)花結(jié)果。請(qǐng)看南瓜君的深入報(bào)導(dǎo)《鐵大你不孤獨(dú) 優(yōu)必選Walker X服務(wù)千家萬(wàn)戶(hù)》 ４、想看看小米的人形機(jī)器人CyberOne鐵大，請(qǐng)看《人形機(jī)器人—新的科技賽道？ 雷軍：我鐵大剛剛學(xué)會(huì)走路，下盤(pán)還不穩(wěn)》 |
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