一、波士顿动力发展简史
作为一家已经发展了30年的公司,在它的发展道路上有太多值得书写的事件,我们简单梳理一下:
波士顿动力公司创始人:马克·雷伯特(Marc Raibert)
波士顿动力七年换了三任东家,其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。研究专家称,波士顿动力公司似乎一直在尝试两条不同的道路。一条是围绕Spot和Stretch这类机器人的商业道路,另一条则是独立的完全专注于Atlas的技术研究道路。
二、波士顿动力机器人发展史
早期的(1980~1995)波士顿动力公司的创始人马克·雷伯特联合卡内基梅隆大学、麻省理工学院做了基础性技术研究,并开发了一些单足、两足和四足机器人。
波士顿动力早期机器人
波士顿动力机器人发展简史图
人们初次被波士顿动力惊艳,始于2008年发布的BIGDOG大狗“被虐”视频,话不多说,看图:
2008年 波士顿动力BIGDOG大狗稳定性测试
稳定性测试,动作粗鲁看着不爽
机械狗项目是由美国国防发展研究项目局出资资助。希望研制一种能够负重的机械骡,能够和士兵一起在传统机械车辆无法行驶的粗糙地形上协同作战。
它没有车轮或者履带,而是采用四条机械腿来运动。机械腿上面有各种传感器,包括关节位置和接触地面的部位。它还有一个激光回转仪,以及一套立体视觉系统。
机械狗有一米长,0.7米高,75千克重,几乎相当于一头小骡子的体积。能够以每小时5.3公里的速度穿越粗糙地形,并且负载154千克的重量。它能够爬行35度的斜坡。
2012年 四足机器人LS3
LS3是波士顿继大狗之后,在2012年推出的一款新型四足机器人,主要是帮士兵运送物品,燃料足够的情况下能徒步32公里,能自动循迹跟随士兵,并且可以全自主导航到设置目的地,基于GPS信号定位并可实时避开障碍物。相比大狗,LS3体型更为庞大,负载能力更强,移动速度也快,实用性也有大幅提升。
在实战测试中,大狗因为极大的噪音(燃油发动机)和有限的使用时间等无法克服的现实问题,最终没有采购。
在阿富汗战场使用驴子运输物资
波士顿动力初代BIGDOG大狗
Wild Cat野猫机器人 2013年 前身是Cheetah猎豹机器人
猎豹机器人 28英里/小时(合48公里/小时)
浑身插满电缆的猎豹机器人在实验室可以达到48公里/小时的速度,而野猫机器人也完全继承了速度这一点,它在户外可以达到32公里/小时,并且拥有多种运动姿态,包括小跑、跳跃、快跑,平衡度非常高,宣称是世界上运动速度最快的四足机器人。
2015年 四足机器人SPOT
Spot是波士顿动力公司在 2015年推出的一款四足机器人,其高度约为 0.94 米,重量约为 75 公斤,可背负 45 公斤的有效负载进行自由行动或奔跑,并且不管是抓取能力还是爬坡能力都很优秀,同时是波士顿机器人中最静音的一款。
Spot Mini 这个稳定器咋样
Spot Mini 你瞅我看啥?我瞅你咋滴!
Spot Mini 尬舞
Spot Mini 拉车
SpotMini在2017年推出,其重量仅为25kg,是波士顿四足家族中最为灵活的机器人,同时跟Spot的静音程度上不相上下,mini拥有一副加装机械爪,可以利用其开门,上下楼也非常轻松,还能“拉车”,办公室、户外和家庭都可以运作,目前已被用于商用。
2、波士顿动力双足人形机器人
2009年波士顿动力推出PETMAN人形机器人,这个站在机器人研究金字塔尖的神奇“物种”一路飞速进化,刚出场时其形象还人不人鬼不鬼,在滚动履带上甩着两条扭曲的大长腿,随后不仅外观越来越炫酷,而且新技能不断刷新人类认知。
2009年初代PETMAN
早在2009年的时候波士顿动力双足人形机器人原型机Petman亮相,这时只有两条腿,需要拖着电缆在履带上晃晃悠悠地行走,它的“受虐之路”也正是由此开始。
2013年初代Atlas原型机
2013年,初具人类外形的Atlas原型机亮相,这时的Atlas已经能够在碎石堆上行走,受到的“虐待”也变得更残酷,它不仅要“金鸡独立”,还要承受大摆球的撞击。
这段视频发布两个月后,波士顿动力被谷歌收购。在人工智能领域,谷歌收购了大量的创新创业企业,其中DeepMind和波士顿动力备受业界关注,因是AlphaGo(阿尔法狗)横扫围棋界,该人工智能系统的缔造者正是DeepMind。此项收购完成后,谷歌随后即终止了波士顿动力的军事合同,同时这次收购也使谷歌开始涉足机器人产品领域。
2016年Atlas面世
Atlas“百虐成刚”
Atlas雪地行走
时间到了2016年,也就是波士顿动力被谷歌收购后的第三年,我们所熟悉的那个Atlas终于正式亮相。它的外观已与现在会跑酷、会跳舞的Atlas无异。但这时的Atlas仍是个“婴儿”,尚在蹒跚学步阶段,走路踉踉跄跄,动作也不连贯,像极了一个半夜里走在回家路上的醉汉。
下面的几个动态图片,将给你展示Atlas的惊人能力:
Atlas测试:根据二维码追踪物体
Atlas测试:后空翻
Atlas测试:当然,不是每一次都成功
Atlas跳过障碍,连续登上台阶
Atlas测试:管子漏了
Atlas这段跑酷怎么样
Atlas户外测试:跳过障碍
Atlas测试:户外奔跑
2020年,学会了新技能:跳舞
看完了Atlas的这几条条视频,可能会感觉Atlas在六年的时间里面进步没那么明显。比如,在2017年的时候Atlas就能够在台阶之间跳跃,还能进行后空翻。一年后,它又学会了一边跑步一边跃上几层台阶。在这样的成长轨迹下,Atlas学会“跑酷”似乎也是理所应当的。然而,Atlas实现这一系列动作背后的基本过程已经发生了巨大的改变。
Atlas和它的兄弟们
最初的Atlas由人进行遥控,控制它的行走方向。如果想要它完成某项挑战(比如跑酷或跳舞等),需要提前对各种动作进行动态捕捉,然后将捕捉到的动作连成可执行的程序。这时的Atlas只是机械的完成相应的任务,而并没有与环境产生互动。
Atlas行动路径规划
在Atlas最近的这次跑酷中,研究团队已不需要提前对它的行动进行规划。在跑酷之前,研究团队为Atlas提供了一张高级地图,其中大致描述了它的行动路线和相应位置应该做出的动作。跑酷过程中Atlas利用这些信息来为自己导航,并且它可以对环境进行感知,根据实时感知到的数据自主规划整个行动以完成挑战。
Atlas执行的每个动作都源自其行为库中的动作模板,它可以根据目标情况自主从库中选择相应的动作执行。跑酷过程中,Atlas的模型预测控制器(MPC)会调整其发力、姿势、动作发生时机等细节,来应对环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。这意味着研究人员不必为Atlas的行动逐个调整细节,它的控制器就可以做到。
并且,MPC还允许Atlas跨行为边界预测下一步的行动,比如它知道了这次跳跃后是一个后空翻后,就可以自动地创建从一个行为到下一个行为的过渡,使每一步动作都自然的连贯起来。
Atlas搭载的TOF深度相机生成的点云图
现在,Atlas可以利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取更加全面的环境信息。TOF深度传感器以每秒15帧的速度生成环境的点云(point clouds)。点云是大量测距结果的集合,Atlas获取到环境的点云后,它的感知软件会利用一种称作多平面分割(multi-plane segmentation)的算法从中提取平面,并输入到一个映射系统中,构建出Atlas看到的不同对象的模型。
这就相当于为Atlas构建了一张3D地图,Atlas跑酷过程中正是基于它构建的这个模型来规划路径,计算每一步的落脚点。
Atlas计算机路径规划
三、波士顿动力的团队
1、波士顿动力创始人,机器狗之父—马克·雷伯特(Marc Raibert)
马克·雷伯特(Marc Raibert)
“我爱机器人,我的长期目标是让机器人像动物和人一样运动自如。而在我看来,这需要全面的开发设计,包括硬件、软件以及运动行为,只有三者达到协调,才是一款我心目中的机器人。”
马克·雷伯特在TED上演讲并展示spot mini机器狗
2017年,马克雷伯特带着机器狗登上TED舞台。这是雷伯特为数不多的露面,此前,他更喜欢藏在波士顿动力动辄点击量数百万的视频后面。比起商人,他像一个潜心学术的学者。年轻时埋首机器人研究,再抬头时一辈子居然就那么过去了。
30年前,波士顿动力成立;13年前,上传了第一条机器人视频;12年前,雷伯特才开始出现在报刊媒体的报道中;3年前,才开始商业化转型卖产品;2020,spot mini机器狗才开始接到订单,此时的雷伯特已经70岁了。
马克·雷伯特和双足人形机器人Atlas
2022年8月15日,韩国现代汽车(Hyundai)与他收购的波士顿动力宣布共同成立BDAII(Boston Dynamics AI Institute,波士顿动力人工智能研究所),波士顿动力的创始人马克·雷伯特(Marc Raibert)是整个项目的负责人。
马克·雷伯特(Marc Raibert)和Spot mini
BDAII将是独立于波士顿动力公司的一个研究所,可以自由地专注于具有前瞻性的研究道路,而不用忧心机器人长久以来难以商业化的问题。虽然这些研究目前没有直接体现出商业价值,但是它们极具商业潜力,从某个角度而言,这些研究衍生出的技术将在未来产生巨大的价值。
该研究所的四个核心技术工作领域为:认知AI(cognitive AI)、体育AI(athletic AI)、有机硬件设计(organic hardware design)、机器人道德和政策(ethics and policy)。
2、双足机器人Atlas团队
Atlas团队负责人Scott Kuindersma称Atlas是波士顿动力在液压驱动的人形机器人领域十多年来工作的结晶,为该团队提供了一个研究平台。而Atlas团队的工作便是让这个平台不断地突破极限,来做他们能想象的到的最疯狂、最激动人心的事情。
Atlas团队负责人Scott Kuindersma
与其他的任何项目或试验一样,Atlas从步履蹒跚的走路,到学会跑酷都是团队合作的成果。目前,Atlas团队共有4个小团队,分别是软件团队、硬件团队、技术团队和运营团队。
Atlas团队在录制双足机器人“跑酷”视频
对于波士顿动力的各个团队而言,其发布的每条视频都是他们在过去几个月或一年所做的工作的总结,代表着他们过去这段时间内的工作到达了一个新的顶点。因此,每当有视频要拍摄的时候都是全员参与。
为了让视频效果更好,他们准备了四台Atlas机器人,其中两个作为“演示机器人”,外观要尽量保持干净整洁,另外两个作为“试验机器人”,用于开发和测试新行为,承担了大部分的跌落,以至于全身伤痕累累。
用于测试新行为的Atlas机器人
结语
波士顿动力公司于1992年成立,第一收购是在2013年被谷歌收购。四年后,2017年谷歌将波士顿动力公司出售给了软银集团。在软银旗下,波士顿动力的四足机器人Spot上市,相关的Spot Explorer套件为软银创造了超过3000万美元的收入。2020年,软银又将波士顿动力公司出售给了现代汽车公司。
波士顿动力的七年三任东家
波士顿动力七年换了三任东家,其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。波士顿动力公司创始人雷伯特的“至理名言”是:“没经历至少25年潜心研究的机器人产品,不足以商业化。”
研究机器人,对时间,不敏感。波士顿动力花了30年打磨出震惊世界的机器狗Spot、人形机器人Atlas,给未来的智能机器人开了个好头。希望后来者小米们、特斯拉们能将这个产业发扬光大!
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匿名
这位投稿者太神秘了,什么都没留下~
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波士顿动力——人形机器人简史
一、波士顿动力发展简史
作为一家已经发展了30年的公司,在它的发展道路上有太多值得书写的事件,我们简单梳理一下:
波士顿动力公司创始人:马克·雷伯特(Marc Raibert)
波士顿动力七年换了三任东家,其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。研究专家称,波士顿动力公司似乎一直在尝试两条不同的道路。一条是围绕Spot和Stretch这类机器人的商业道路,另一条则是独立的完全专注于Atlas的技术研究道路。
二、波士顿动力机器人发展史
早期的(1980~1995)波士顿动力公司的创始人马克·雷伯特联合卡内基梅隆大学、麻省理工学院做了基础性技术研究,并开发了一些单足、两足和四足机器人。
波士顿动力早期机器人
波士顿动力早期机器人
波士顿动力早期机器人
波士顿动力机器人发展简史图
人们初次被波士顿动力惊艳,始于2008年发布的BIGDOG大狗“被虐”视频,话不多说,看图:
2008年 波士顿动力BIGDOG大狗稳定性测试
稳定性测试,动作粗鲁看着不爽
机械狗项目是由美国国防发展研究项目局出资资助。希望研制一种能够负重的机械骡,能够和士兵一起在传统机械车辆无法行驶的粗糙地形上协同作战。
它没有车轮或者履带,而是采用四条机械腿来运动。机械腿上面有各种传感器,包括关节位置和接触地面的部位。它还有一个激光回转仪,以及一套立体视觉系统。
机械狗有一米长,0.7米高,75千克重,几乎相当于一头小骡子的体积。能够以每小时5.3公里的速度穿越粗糙地形,并且负载154千克的重量。它能够爬行35度的斜坡。
2012年 四足机器人LS3
LS3是波士顿继大狗之后,在2012年推出的一款新型四足机器人,主要是帮士兵运送物品,燃料足够的情况下能徒步32公里,能自动循迹跟随士兵,并且可以全自主导航到设置目的地,基于GPS信号定位并可实时避开障碍物。相比大狗,LS3体型更为庞大,负载能力更强,移动速度也快,实用性也有大幅提升。
在实战测试中,大狗因为极大的噪音(燃油发动机)和有限的使用时间等无法克服的现实问题,最终没有采购。
在阿富汗战场使用驴子运输物资
在阿富汗战场使用驴子运输物资
波士顿动力初代BIGDOG大狗
Wild Cat野猫机器人 2013年 前身是Cheetah猎豹机器人
猎豹机器人 28英里/小时(合48公里/小时)
浑身插满电缆的猎豹机器人在实验室可以达到48公里/小时的速度,而野猫机器人也完全继承了速度这一点,它在户外可以达到32公里/小时,并且拥有多种运动姿态,包括小跑、跳跃、快跑,平衡度非常高,宣称是世界上运动速度最快的四足机器人。
2015年 四足机器人SPOT
Spot是波士顿动力公司在 2015年推出的一款四足机器人,其高度约为 0.94 米,重量约为 75 公斤,可背负 45 公斤的有效负载进行自由行动或奔跑,并且不管是抓取能力还是爬坡能力都很优秀,同时是波士顿机器人中最静音的一款。
Spot Mini 这个稳定器咋样
Spot Mini 你瞅我看啥?我瞅你咋滴!
Spot Mini 尬舞
Spot Mini 拉车
SpotMini在2017年推出,其重量仅为25kg,是波士顿四足家族中最为灵活的机器人,同时跟Spot的静音程度上不相上下,mini拥有一副加装机械爪,可以利用其开门,上下楼也非常轻松,还能“拉车”,办公室、户外和家庭都可以运作,目前已被用于商用。
2、波士顿动力双足人形机器人
2009年波士顿动力推出PETMAN人形机器人,这个站在机器人研究金字塔尖的神奇“物种”一路飞速进化,刚出场时其形象还人不人鬼不鬼,在滚动履带上甩着两条扭曲的大长腿,随后不仅外观越来越炫酷,而且新技能不断刷新人类认知。
2009年初代PETMAN
2009年初代PETMAN
早在2009年的时候波士顿动力双足人形机器人原型机Petman亮相,这时只有两条腿,需要拖着电缆在履带上晃晃悠悠地行走,它的“受虐之路”也正是由此开始。
2013年初代Atlas原型机
2013年,初具人类外形的Atlas原型机亮相,这时的Atlas已经能够在碎石堆上行走,受到的“虐待”也变得更残酷,它不仅要“金鸡独立”,还要承受大摆球的撞击。
这段视频发布两个月后,波士顿动力被谷歌收购。在人工智能领域,谷歌收购了大量的创新创业企业,其中DeepMind和波士顿动力备受业界关注,因是AlphaGo(阿尔法狗)横扫围棋界,该人工智能系统的缔造者正是DeepMind。此项收购完成后,谷歌随后即终止了波士顿动力的军事合同,同时这次收购也使谷歌开始涉足机器人产品领域。
2016年Atlas面世
Atlas“百虐成刚”
Atlas雪地行走
Atlas雪地行走
时间到了2016年,也就是波士顿动力被谷歌收购后的第三年,我们所熟悉的那个Atlas终于正式亮相。它的外观已与现在会跑酷、会跳舞的Atlas无异。但这时的Atlas仍是个“婴儿”,尚在蹒跚学步阶段,走路踉踉跄跄,动作也不连贯,像极了一个半夜里走在回家路上的醉汉。
下面的几个动态图片,将给你展示Atlas的惊人能力:
Atlas测试:根据二维码追踪物体
Atlas测试:后空翻
Atlas测试:当然,不是每一次都成功
Atlas跳过障碍,连续登上台阶
Atlas测试:管子漏了
Atlas这段跑酷怎么样
Atlas户外测试:跳过障碍
Atlas测试:户外奔跑
2020年,学会了新技能:跳舞
看完了Atlas的这几条条视频,可能会感觉Atlas在六年的时间里面进步没那么明显。比如,在2017年的时候Atlas就能够在台阶之间跳跃,还能进行后空翻。一年后,它又学会了一边跑步一边跃上几层台阶。在这样的成长轨迹下,Atlas学会“跑酷”似乎也是理所应当的。然而,Atlas实现这一系列动作背后的基本过程已经发生了巨大的改变。
Atlas和它的兄弟们
最初的Atlas由人进行遥控,控制它的行走方向。如果想要它完成某项挑战(比如跑酷或跳舞等),需要提前对各种动作进行动态捕捉,然后将捕捉到的动作连成可执行的程序。这时的Atlas只是机械的完成相应的任务,而并没有与环境产生互动。
Atlas行动路径规划
在Atlas最近的这次跑酷中,研究团队已不需要提前对它的行动进行规划。在跑酷之前,研究团队为Atlas提供了一张高级地图,其中大致描述了它的行动路线和相应位置应该做出的动作。跑酷过程中Atlas利用这些信息来为自己导航,并且它可以对环境进行感知,根据实时感知到的数据自主规划整个行动以完成挑战。
Atlas行动路径规划
Atlas执行的每个动作都源自其行为库中的动作模板,它可以根据目标情况自主从库中选择相应的动作执行。跑酷过程中,Atlas的模型预测控制器(MPC)会调整其发力、姿势、动作发生时机等细节,来应对环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。这意味着研究人员不必为Atlas的行动逐个调整细节,它的控制器就可以做到。
Atlas行动路径规划
并且,MPC还允许Atlas跨行为边界预测下一步的行动,比如它知道了这次跳跃后是一个后空翻后,就可以自动地创建从一个行为到下一个行为的过渡,使每一步动作都自然的连贯起来。
Atlas搭载的TOF深度相机生成的点云图
现在,Atlas可以利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取更加全面的环境信息。TOF深度传感器以每秒15帧的速度生成环境的点云(point clouds)。点云是大量测距结果的集合,Atlas获取到环境的点云后,它的感知软件会利用一种称作多平面分割(multi-plane segmentation)的算法从中提取平面,并输入到一个映射系统中,构建出Atlas看到的不同对象的模型。
这就相当于为Atlas构建了一张3D地图,Atlas跑酷过程中正是基于它构建的这个模型来规划路径,计算每一步的落脚点。
Atlas计算机路径规划
三、波士顿动力的团队
1、波士顿动力创始人,机器狗之父—马克·雷伯特(Marc Raibert)
马克·雷伯特(Marc Raibert)
“我爱机器人,我的长期目标是让机器人像动物和人一样运动自如。而在我看来,这需要全面的开发设计,包括硬件、软件以及运动行为,只有三者达到协调,才是一款我心目中的机器人。”
马克·雷伯特在TED上演讲并展示spot mini机器狗
2017年,马克雷伯特带着机器狗登上TED舞台。这是雷伯特为数不多的露面,此前,他更喜欢藏在波士顿动力动辄点击量数百万的视频后面。比起商人,他像一个潜心学术的学者。年轻时埋首机器人研究,再抬头时一辈子居然就那么过去了。
30年前,波士顿动力成立;13年前,上传了第一条机器人视频;12年前,雷伯特才开始出现在报刊媒体的报道中;3年前,才开始商业化转型卖产品;2020,spot mini机器狗才开始接到订单,此时的雷伯特已经70岁了。
马克·雷伯特和双足人形机器人Atlas
2022年8月15日,韩国现代汽车(Hyundai)与他收购的波士顿动力宣布共同成立BDAII(Boston Dynamics AI Institute,波士顿动力人工智能研究所),波士顿动力的创始人马克·雷伯特(Marc Raibert)是整个项目的负责人。
马克·雷伯特(Marc Raibert)和Spot mini
BDAII将是独立于波士顿动力公司的一个研究所,可以自由地专注于具有前瞻性的研究道路,而不用忧心机器人长久以来难以商业化的问题。虽然这些研究目前没有直接体现出商业价值,但是它们极具商业潜力,从某个角度而言,这些研究衍生出的技术将在未来产生巨大的价值。
该研究所的四个核心技术工作领域为:认知AI(cognitive AI)、体育AI(athletic AI)、有机硬件设计(organic hardware design)、机器人道德和政策(ethics and policy)。
2、双足机器人Atlas团队
Atlas团队负责人Scott Kuindersma称Atlas是波士顿动力在液压驱动的人形机器人领域十多年来工作的结晶,为该团队提供了一个研究平台。而Atlas团队的工作便是让这个平台不断地突破极限,来做他们能想象的到的最疯狂、最激动人心的事情。
Atlas团队负责人Scott Kuindersma
与其他的任何项目或试验一样,Atlas从步履蹒跚的走路,到学会跑酷都是团队合作的成果。目前,Atlas团队共有4个小团队,分别是软件团队、硬件团队、技术团队和运营团队。
Atlas团队在录制双足机器人“跑酷”视频
对于波士顿动力的各个团队而言,其发布的每条视频都是他们在过去几个月或一年所做的工作的总结,代表着他们过去这段时间内的工作到达了一个新的顶点。因此,每当有视频要拍摄的时候都是全员参与。
为了让视频效果更好,他们准备了四台Atlas机器人,其中两个作为“演示机器人”,外观要尽量保持干净整洁,另外两个作为“试验机器人”,用于开发和测试新行为,承担了大部分的跌落,以至于全身伤痕累累。
用于测试新行为的Atlas机器人
结语
波士顿动力公司于1992年成立,第一收购是在2013年被谷歌收购。四年后,2017年谷歌将波士顿动力公司出售给了软银集团。在软银旗下,波士顿动力的四足机器人Spot上市,相关的Spot Explorer套件为软银创造了超过3000万美元的收入。2020年,软银又将波士顿动力公司出售给了现代汽车公司。
波士顿动力的七年三任东家
波士顿动力七年换了三任东家,其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。波士顿动力公司创始人雷伯特的“至理名言”是:“没经历至少25年潜心研究的机器人产品,不足以商业化。”
研究机器人,对时间,不敏感。波士顿动力花了30年打磨出震惊世界的机器狗Spot、人形机器人Atlas,给未来的智能机器人开了个好头。希望后来者小米们、特斯拉们能将这个产业发扬光大!
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