Atlas 步履蹒跚:为何人形机器人仍然是聪明却笨拙的产物

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在麻省理工学院为Atlas机器人使用的控制器界面中,这个人形机器人会显示为其环境中的一个3D模型。红线随着头部安装的激光测距仪的旋转而同步旋转。Erik Sofge

当这个身高六英尺二英寸、体重330磅的人形机器人摔倒时,没有人感到惊讶。部分原因是这是Atlas机器人本来的样子。就像借给其他参加DARPA机器人挑战赛的团队的、几乎相同的Atlas型号,以及那些过去曾在镜头前失足的机器人一样,这个机器人倾向于倒下。事实上,麻省理工学院CSAIL(计算机科学与人工智能实验室)的研究人员准确地预测了它何时会失败——在其激进的步伐迈出三步时。果然,Atlas一步一步地走了,然后倒下了,被固定在作为其头部的卷轴笼上的电缆从脸朝下摔到混凝土地板上解救了下来。

这一切都不是新鲜事,也不是新闻。人形机器人是出了名的笨拙的机器,它们难以模仿人类那种动态的平衡感和持续的微调,而正是这些使得大多数人类能够轻松地保持直立。有趣的是,为什么这个版本的Atlas会这么快失去控制。

在向媒体展示的开始,CSAIL的博士后Scott Kuindersma将问题归咎于“代码中的一个bug”,这是该团队试图剥离Atlas制造商(被谷歌收购的波士顿动力公司)提供的所有代码,并为机器人注入全新控制算法所产生的一个神秘的副作用。

但让Atlas失去平衡的并不是软件。是机器人的手。这个星球上最先进的机器人之一,反复地把自己弄倒,因为它无法计算自己三指抓手架的微小重量。

你很难找到一个更简洁的例子来说明为什么人形机器人如此令人兴奋,但又如此不适合在现实世界中使用。

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麻省理工学院CSAIL的Atlas演示是周一为启动全国机器人周而举行的一整天实验室参观的一部分。Erik Sofge

最酷的是,Atlas可以在两条腿上做任何事情。尽管机器人研发看起来爆炸性发展,亚马逊、Facebook和谷歌都在该领域进行了大量投资,但人形系统的成功是与其他人形机器人进行比较的。在去年12月举行的DRC首次实地测试中,表现最好的八支队伍中有五支使用的是Atlas(CSAIL排名第三)。该机器人通过了一系列灾难响应主题的任务,其液压驱动能力超越了大多数竞争对手的电动马达。与大多数选手相比,Atlas在流体压力下表现出了纯粹的优雅,是职业运动员的合成等价物。

然而,与大多数人类相比,Atlas几乎无法移动,一团糟。在麻省理工学院的同一场演示中,它需要多次尝试,间隔几分钟,才能拿起一块2x4的木板。它没有失败地走到了黑板前,但速度非常缓慢和谨慎,让你忍不住想帮助这个蹒跚而行的家伙穿过改造过的车库(尽管它有着令人印象深刻的、类似举重运动员的体型和旋转的警示灯)。当它走到那里时,一名监测机器人物理意图的研究人员——屏幕界面令人着迷,有Atlas及其周围环境的详细3D模型,以及它计划踏步或伸手处的颜色编码指示器——不得不介入,命令它使用另一只手,以避免与自己的身体发生碰撞。如果Atlas是个人,它将被限制在轮椅上,并由一名住家护士照顾。(注意:以下视频很短,但不太令人兴奋。)

这还没有考虑到那些讨厌的手。“是手的问题!”当Atlas在安全绳上摇晃时,有人说。研究人员聚集在附近的电脑显示器前,然后散开,看起来相当得意。正如Kuindersma解释的那样,机器人最初被运给竞争对手时是带有残缺的手。团队可以选择两种通用手型,包括iRobot制造的型号。麻省理工学院尝试了这些以及其他选项,最终确定了自己的抓取和传感组合,将一台相机和一个触觉传感器安装在一个现有的三指夹持器上。Atlas仍然认为它是残缺的手,没有考虑其增强型手架的重量。

在我看来,这些增强似乎并不完全合法——给合格的团队提供Atlas的目的是提供基础硬件,并让他们专注于控制软件。增加传感器是否算得上是重大的硬件改动?

据Kuindersma称,DARPA已允许各团队按其认为合适的方式在Atlas上添加组件,从手腕向下。通过增强其传感功能,CSAIL无意中造成了一个稳定性bug。抵消手的重量可能不是一个严重的挑战,但其他bug将不可避免地出现,例如,当波士顿动力公司将所有Atlas上巨大、笨拙的电源和液压线束更换为电池组时,将会出现重量重新分配,这使得机器人首次实现无线操作(这些改造应该在六个月内完成)。

如果你还在读这篇文章,那么恭喜你:你显然喜欢机器人技术。虽然机器人本身很有趣,可以蠕动、摇摆,并制作出有趣的剪辑和GIF,但机器人技术的吸引力并不一定在于最终生产出的机器。机器人技术是解决问题。机器人技术是无情的、艰难的,而人形机器人技术可能是最艰难、最残酷的。Atlas及其同类可能在未来几年甚至几十年内都将是功能性的残疾人。这没关系。正是这种高难度,以及即使是最好的人形机器人也是笨拙的弱者这一事实,使得人们很容易支持它们。

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其中一只出问题的机器人的手——发红的面板是一个触觉传感器,可以帮助检测机器人何时以及如何抓取物体。Erik Sofge
 

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