波士顿动力Spot机器狗正式发售!狂拽炫酷但价格堪比一辆豪车

波士顿动力Spot机器狗正式发售!狂拽炫酷但价格堪比一辆豪车

波士顿动力推出的机器狗曾一度成为“网红”,网友们惊讶于其强大的功能,还是世界首富杰夫·贝佐斯的新宠物。机器人是否会代替人类”这是一个老生常谈的问题。

尽管每个人心中关于这个问题的答案不尽相同,但大多数人心中对此都是不以为然的,因为在某些复杂环境下,机器人仍然与人类没有可比性。

经过多年的技术开发、演示,波士顿动力的Spot机器狗终于上市了。


Spot 正式商用,售价或堪比一辆豪车

Spot 的强悍功能以前或多或少展示过,但亲眼看到仍然令人印象深刻。

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机器人能够在雨中、黑暗中等各种场景工作,时速3英里。

爬坡毫无压力:


换电池比电动车还方便:

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一个开门一个跟进,团队协作行云流水:

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在充满沙尘的环境中也行动自如,扛着14公斤来回穿梭:

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不过目前波士顿动力并没有公开机器狗的价格,但是 IEEE spectrum 估计一台机器狗的售价差不多能买一辆豪车。


已应用于建筑工地和石油勘探等场景

Spot 支持定制。基础平台提供了地形移动、360度避障、各级导航、遥控和自主控制等功能。用户可以通过添加专门的传感器、软件和其他有效负载来定制 Spot,通过 API 编写动态动作和表情姿势。


早期客户已经开始在现场测试,以监控建筑工地,检查建筑工地的进度,并将竣工图与 BIM 进行比较。


为天然气、石油和电力设施使用视觉系统远程检查设施并提高工厂运营意识。

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为公共安全提供远程检查,通过远距离浏览Spot来关注危险情况。

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除了自主行动,Spot还可以由操作人员用遥控器进行远程操控。


Spot机器狗已在两起事件出警,用于远程侦查

马萨诸塞州警察局是美国第一个使用波士顿动力公司的 Spot 机器狗的执法机构。根据 ACLU 获得的文件,马萨诸塞州警察局拆弹小队从波士顿动力公司租借了 Spot 机器狗,租期三个月,从8月开始,一直持续到11月。

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Spot 被用作“移动远程侦查设备”,为警察提供可疑装置的图像或有潜在危险的地点,例如携带武器的嫌疑犯可能藏身的地方。

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关于其背后黑科技的一点猜想


机器人动作能这么流畅,主要就靠两个方面的能力。

1、一个是算法强。

2、一个是硬件平台强。

它的液压元件与机电系统十分高效,结构合理,而且要做到这么流畅,说明要对时间控制得非常精准,误差要很小,你输出的误差差一点点,这机器人非摔不可。听说他们的硬件设计经过数据驱动,很大的工作量。

算法方面,波士顿动力应该基于 Burridge、Rizzi、Koditscheck 在1999年所提出的方法。简单来说,他们假设机器人每个部件都有一个最佳状态,每个部件进入这个状态,都需要成本 X(输出动力之类的),接着通过数学方法,得出让机器身躯到达最佳状态的成本 X,尽可能让成本最小化。

说起来简单,其实还是要靠反复的调试,我看到机器人倒地有个护头的动作,这个显然是经过工程师精心设计的。这种机器就是要花心思,就是要工作人员大量投入劳动力进行测试。

因此,波士顿的Atlas机器人能够跳体操,代表了传统机器控制算法的高峰,也代表了人类工程师对机械进行调试的不懈努力。

从控制系统的角度来看,个人认为:在 Atlas 展示的动作中,FPGA 很可能起到了关键的作用。Atlas 的转体腾空、落地等动作,涉及对本体各肢节的六维运动参数(及其对时间的N阶导数)进行实时测量、解算,进而结合各肢节的质量分布情况,计算各肢节的动量、角动量,综合计算以形成对本体(以及各个多肢节组合段)的六维动力学参数的实时描述,据此计算各关节驱动装置的出力过程曲线,并根据实际状态参数、计算状态参数之间的偏差,对各关节驱动装置的出力过程曲线进行实时(低延迟量、低延迟抖动量)调节。

同时,由于关节数量比较多,所以在发往各关节驱动装置的控制指令之间,必须确保比较高的同步性,以使各关节驱动装置的出力过程曲线能够实现误差容限内的协同。这种多路高速并行协同采样、高速并行运行多路大运算量协作算法、多通道输出精准协同、强实时性的测量+运算+控制需求,通常很难在 CPU +操作系统的体系结构下得到满足。

除了 CPU 底层的串行处理机制之外,基于操作系统、多级存储器结构的数据+指令访问与调度机制,使这一系统不可避免地存在多任务(例如上述多通道测量、解算、控制)模式下的实时性问题。
即使采用了 RTOS,基于它所采用的内部挖潜的实时性策略,在任务数量增加、数据处理运算量增加的实用化场景之下,其实时性指标也很可能无法满足需求。

与 CPU +操作系统的体系结构相对比,FPGA 用大量分布式硬件(LUT、分布式 RAM、RAM 块、基础 DSP 块、DDRx-SDRAM芯片接口、高速串行接口、片内布线资源)并行实现各通道的高精度协同数据采集、高效率协同数据处理、高精度协同驱动输出,具备明显的优势。

反过来说,如果 Atlas 的系统中没有深入应用 FPGA 技术,那么,对于国内的机器人企业(例如优必选)来说,这将是一个在控制系统性能的维度实现逆袭的重要机会。



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还有个好消息!你可以用 Python 可以直接控制 Spot 了,波士顿开源了 Spot 的 SDK,意味着你买了 Spot 之后,可以利用自己 DIY 它的功能,拥有自己的专用机器狗不是梦。


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