让机器人站起来到底有多难？Atlas做到了 DF创客社区

本帖最后由 swanglei 于 2016-2-25 18:25 编辑

今天朋友圈、微信群一定都被Boston Dynamics的Atlas机器人刷爆了吧？那一定要在这里重新好好看一遍！因为你真的了解这台机器人么？还是翻开别人的文章看看GIF、看看图片、或者完整地看完了视频？而已。。。

需恶补视频请戳：

“ 这里我也不像其他新闻一样的文章再给你们介绍了，直接给大家来点有营养的！

首先在去年五月份的DRAPA大赛中，Atlas的平衡性稳定性还没有很稳定，走着走着就会摔倒，当然了这也没什么好羞耻的，因为人形机器人本身就很难做！如今从视频中大家已经可以看到Atlas轻松地在室内和户外的环境当中行走。这是因为工程师们在它的腿部和身体上增加了各种保持平衡的高精度传感器，而且在头部增加了激光雷达和立体视觉传感器。

给大家简单科普一下激光雷达，其实激光雷达就是一个循环旋转的激光测距传感器。我们都知道激光测距传感器的工作原理就是发射器射出一道激光，计算出从发射到接收的时间，就可以计算出到目标的距离。

▲激光雷达

那么如果这个激光器和接收器旋转起来、旋转起来、旋转起来不就可以知道旋转的平面四周距离，自己所处的位置也就知道了，没错，就是这么简单。但是！这个传感器还是很难做的，因为激光毕竟是旋转的，即使光速很快，但是不能保证接收信号不受一点影响。而且激光雷达的检测精度至关重要，精度越高越难做。

视频中又有一个细节，不知道大家有没有注意，就是Atlas行走在雪地上的时候，其实脚步是已经突然下陷的，但是仍然在接触到解释的地面后保持住了平衡。

我们人脑已经有学习能力，知道雪是软的，一脚踩下去很有可能底下就有个坑，所以并不会当雪的表面是一个可靠地表面。但是我们前面讲的机器人会根据视觉传感器或者其他距离传感器检测到雪的表面，根据机器人预判机制，其实机器人的大脑会先告诉机器人把脚先踩到雪表面上，然后就会出现踩空的现象。

可是别忘了机器人的脚上还有其他传感器，比如说压力传感器。当Atlas在雪地上踩空，脚下的压力传感器就起作用了，因为它可以告诉机器人的大脑，脚还没有着地呢！这个片区域并不是一个可靠地着力点。甚至脚底应该不只有一两个传感器，可能有至少五六个传感器才能保证Atlas的一个脚站稳。其实也就是讲，为了保证Atlas的高稳定性、高实时性和高响应性，它的大脑需要在每一次的运动过程当中至少使用两三道检测机制甚至更多！

Atlas机器人保持平衡的核心是什么呢？当然是控制整个机器人的重心，其实大家从小就知道这个道理，人在行走的时候，只要重心稳了，行走就不会有任何危险。近年来火得一塌糊涂的自平衡代步车、烂大街的扭扭车还有独轮平衡车，其实保证他们正常行驶的都是控制使用者的重心，重心前倾则车轮往前，重心后倾则车轮减速。那对于人形机器人呢？如果大脑发现重心偏移，就会控制机器人的四肢使得恢复平衡。我这句话说得简单，使机器人恢复平衡，怎么是机器人恢复平衡呢？这其实就是人形机器人甚至其他多足机器人的技术难点了。

上面我们讲到自平衡代步车为了恢复平衡改变轮子的转动速度和方向就可以了，机器人恢复平衡需要控制多个碉堡了的伺服电机精确运动，其中任意一个电机输出力矩不足或者由于齿轮间隙导致的传动误差，都严重影响到机器人运动的精确度。那么有的人可能会问了，现在工业机器人运动精度那么高，怎么可能这方面还有问题呢？没错，说的是没错，但是工业机械臂多大一个呢？机器人上面的电机和齿轮相对于工业机器人上面的要小很多吧！我们知道大的设备容易做，越小的设备才越难，这就是为什么大家公认的这台机器人这么帅、这么碉堡的原因！

最后，Boston Dynamics公司两年前就已经被谷歌收购了，业内都知道的，其实他们做了很多碉堡的机器人，一直被无数工程师尊为大神级别的公司。我们自然希望以后看到更多他们的全新一代的机器人，能展现他们更高级的黑科技，为人类造福，我们这些工程师流流口水就行了。

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