波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级

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2020年5月12日 09时25分

原作者:Evan Ackerman

文章来源:IEEE Spectrum

编译/字幕组:沈永强

 

波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级插图

图源:Bob O’Connor/IEEE Spectrum

 

波士顿动力公司的Spot机器人在世界上很多地方都被应用于一些十分有用的工作中,并且已经服役了很长一段时间,现在是时候进行软件升级,增加一些更高级、更新的功能了。

 

今天即将发布的Spot Release 2.0在导航、自主性、感测、用户可编程性、有效载荷集成、通讯等方面都进行了升级。其中一些升级更多的是对Spot实体能力上的提升。具体来说,它应对光滑表面的能力更强了(波士顿动力一直擅长于此),并且攀爬楼梯的能力也更强了。我们知道,爬楼梯对有腿机器人来说一直都是一道大难题。

 

接下来我们将一起看一看Spot的新增功能,与波士顿动力创始人Marc Raibert和Spot首席机器人工程师Zack Jackowski谈一谈2.0升级的亮点、Spot现在是怎么理解爬楼梯的,以及我们什么时候才能看到它正式投入生产。

 

Spot Release 2.0:增强自主性与API

 

Spot Release 2.0的最大亮点可能是全新升级的自动导航API,尽管这并没有爬楼梯的能力那样让人激动,但这正是波士顿动力致力于让Spot执行商用任务的关键。并且从根本上来说,Spot的工作就是发挥它强大的四足自主性来把商业用的载荷放到该放的地方。

 

Zack Jackowski告诉我们:“一直以来,我们对机器人的愿景都是将其打造成为一个移动平台。Spot所能为你们做的就是安全可靠地把你需要搬运的东西送到你需要的地方。并且我认为在这次的自主API发布后,我们终于能够实现这样的愿景了。”

 

到目前为止,Spot的自主性还处于一种增强示教、重复的水平。你可以通过平板电脑和操纵杆进行手动操作,来操纵机器人在指定的环境中行动一次,在这之后Spot就能够自主导航出特定的路线,同时能够进行一些基本的避障,在必要时还能重新规划。这样的能力非常棒,也将Spot和其他的载荷机器人平台区分开来。但即使是对那些有过机器人操作经验的用户来说,想要成功设置和运行Spot也不是一件容易的事情。

 

Marc Raibert表示:“我觉得人们现在认为我们是一家移动出行公司,而这也正是我们对自己的看法。但随着我们对Spot进行的最新一轮工作完成后,我们扩展了方案,增强了它的移动能力。”

 

波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级插图(1)

图源:波士顿动力

 

由NASA JPL领导的CoSTAR团队是SubT Urban Circuit的获胜者,该竞赛是由DARPA在今年年初组织举办。CoSTAR团队所使用的机器人中有两台是来自波士顿动力公司的Spot机器人

 

现在用户可以有非常多的新方法来充分发挥Spot的能力,让其在一定程度上地理解周围的环境后,进行自动导航。原来的API只能允许用户命令Spot以特定的速度沿着特定方向移动一定的距离,现在的API已经得到了极大的扩展,能够让Spot直接在整栋建筑物中自动导航。不过初始地图的绘制仍然是靠手动完成的,主要是因为Spot运行所处的环境非常复杂。而正是Spot的高机动性让它的自主探索变得更加复杂。因为Spot机器人并不能很好地判断是否前往探索某个它能够到达的地方,而且实际上它能够到达的地方有很多。

 

不过,一旦有了地图,Spot的自主性将会变得更强,它能够执行高级别的导航指令,例如“前往该路标”,而不是按照预定的路径移动。现在还能够通过基于决策树的系统对机器人进行编程,便于用户可以将导航、感测、以及行动指令组合成有用的行为。2.0的升级并不仅仅只是让Spot成为帮你跑腿的工具,而是提供了几种将有效负载和机器人智能集成的方式,从而使系统功能更加强大。

 

Spot机动性获得升级:

 

2.0版本还包括一些重要的机动性升级,让Spot在光滑的表面上行动更加稳定,攀爬楼梯的能力也得到了增强。这两方面都曾是Spot机器人在第一次商用环境(建筑工地)中遇到的问题。

 

在建筑工地似乎都有那种高度抛光的混凝土地板,特别容易打滑。波士顿动力公司致力于研究打滑(或者说“防止打滑”更准确一点)很长时间了。你可能还记得十年前BigDog在冰面上的那段著名视频。老实说,BigDog在视频里表现得非常棒,但那肯定不是你希望你的机器人所做的事情,尤其是你有什么易碎的或者值钱的东西在它附近的时候。

 

“事实证明,当你在建筑工地上打滑的时候,不能只是胡乱地挥动四肢。”Jackowski解释道,“当你滑倒时,你需要在你身体失衡前意识到你正在滑倒。”

 

Raibert补充道:“你需要保持冷静。”理想情况下,机器人应该能够正确识别出它所行走的地面是什么材质,然后根据地面情况来调整移动方式,以最大程度地降低打滑的可能性。要做到这样其实是很难的,因为Spot的小腿很大程度上是被动运行的,上面没有电机或者传感器。但是通过这些腿可以获得足够的本体感觉,让控制系统很好地应对光滑的表面,保证最小的打滑概率。

 

波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级插图(2)

图源:Bob O’Connor/IEEE SpectrumSpot

 

现在,Spot已经知道了楼梯往往是有规律地间隔排布,这意味着它可以将楼梯模型拟合到它的映射、传感器数据中,知道哪里是安全的落脚点。

 

楼梯对于有腿机器人来说一直是一个难题。Jackowski表示:“爬楼梯是一个压力非常大的任务,因为它很容易造成混乱。机器人必须从第一步开始就迈对,一直到走完整个楼梯,因为爬楼梯就是一步错,步步错。”

 

Jackowski和Raibert向我们解释道,波士顿动力公司的机器人对常见的地形都进行了均匀化处理,这是因为他们在过去就是开发室外作业机器人的。换句话说,Spot在看见一段楼梯时,它看到的其实只是一座小山丘,刚好小山上面有不同高度的墙壁和壁架。尽管对Spot及其操作员来说,上楼梯(尤其是下楼梯)一直是个很棘手的任务,但这种方法大多数情况都能奏效。

 

“我热衷于制造出任何人都能使用的机器人。现在,我们的目标之一就是找出可行的方案。”——Marc Raibert 波士顿动力公司

 

Spot2.0现在已经可以将楼梯真正识别为楼梯了,而不是什么奇形怪状的山丘。并且能应用一些基本的语义知识来判断出楼梯的几何特征,使得爬楼梯变得更加安全、稳定。比如,现在Spot已经知道了楼梯往往是有规律地间隔排布,这意味着它可以将楼梯模型拟合到它的映射和感器数据中,知道哪里是安全的落脚点。找到合适的落脚点就是有腿机器人爬楼梯的关键所在。

 

“在正常的地形上,如果你的脚没有踩在正确的地方,通常也不会有什么问题。”Raibert说道,“但是在楼梯上就有很多限制。我们机器人的腿和动物的腿不同,它们没有那么复杂的工作环境,仅仅是爬楼梯就已经到达它们的极限了。能够识别出前面有楼梯可以帮助我们专注于保证机器人迈出正确的步子。”

 

Raibert表示2.0升级中楼梯应对能力的增强还帮助Spot能够处理一些对机器人来说非常极端的楼梯种类,尤其是之前Spot传感器难以识别出的带格栅的楼梯和开放式立管楼梯。

 

Jackowski说,能够认识到自己正在楼梯上对机器人在其他一些方面也有所帮助。“当机器人知道自己在楼梯上的时候,就可以做一些很多很酷的事情。比如调整步调以适应楼梯的坡度然后在楼梯上跑起来,或者当发现楼梯上有东西时,能够认识到这可能是它不能踩的。”

 

Raibert告诉我们,到目前为止,Spot机器人通常都能够完成商用操作的任务,迅速地集成到现有的工作流中,并且不需要有丰富的机器人知识,也不会像将研究平台移入商业应用中那样花费大量时间、精力,承受巨大的压力和失败。Spot Release 2.0有着更加长远的目标,那就是将机器人转移向一个更加聚合的平台,对那些没有机器人知识的人们来说,能更容易地使用机器人做一些有用的事,只需要把需要搬运的东西放在Spot上,然后对系统进行整体编程。

 

波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级插图(3)

图源:Pomerleau

 

2.0版本还包括了十分重要的机动性升级,让Spot更具弹性,并且能够在建筑工地上进行导航和操作。

 

Raibert说:“我们真正专注的目标是开发出能够可靠执行常规任务的机器人。”这个目标似乎并没有那么让人激动,尤其是想到波士顿动力公司是以机器人完成高难度动作而闻名的,但其实达成这个目标要比做后空翻更难且更加重要。Jackowski表示,“我在波士顿动力公司一开始是研究让机器人做出很多很棒的动作。但是从机器人学的角度来看,如何让机器人能够真正以对人类有价值的方式工作,以及这其中所涉及到的问题同样十分有趣,而且多数情况下,难度也要大得多。”

 

Raibert也赞同这一观点,“我们过去一直避免去做那些无聊的事情。但是现在我们正尝试在一些新的事情。尽管过程和结果可能很无聊,但我们选择做这些因为这正是人们所需要的。”可能是察觉到了我们的失落,Raibert急忙补充说,波士顿动力也将会继续做那些很酷很特别的东西,只不过那不是Spot2.0的重点。

 

未来计划:Spot的头戴式手臂:

 

Raibert告诉我们,他预计Spot的头戴式手臂将在今年的某个时候上市,这将会让很多让人觉得疯狂的新应用成为可能。他说:“操纵器可以用来开门,并且还会有很多附加的功能和特性,其中很多都是很难实现的。我们正在为此努力——机器臂的支持软件真的非常酷,搭配上AI云可以帮助机械臂弄清楚它应该要做的事情。”

 

波士顿动力Spot2.0来了!机器人自主性、机动性获得升级插图(4)

图源:波士顿动力公司

 

波士顿动力公司希望Spot的头戴式手臂可以在今年上市。

 

有了这样的期待,我相信你一定想要拥有一个属于自己的Spot,谁不想呢,对吧?不过有一个坏消息,目前它还不可能成为家用机器人,但好消息是波士顿动力公司正在努力让Spot在世界上更多地发挥它的作用。

 

Raibert说,“我热衷于制造出任何人都能使用的机器人。现在,我们的目标之一就是找出可行的方案。我们不仅向那些有熟悉用例的客户出售产品,例如检查炼油厂或者发电站,我们对木制品的发展也很感兴趣。”

 

现在我们还不知道Spot的价格会是多少。Raibert能告诉我们的就是他们正在努力降低成本。

 

还有一个办法可以让你能够迅速上手体验Spot,那就是在疫情封闭期间为波士顿动力工作。Raibert告诉我们,目前大约有35个机器人暂时住在波士顿动力工程师们的家里,帮助人们在疫情期间保持生产力。“我已经看到了人们在家里的演示,我想可能其中一部分会发布在Youtube上。”

 

如果你是拥有Spot的那几百家商业用户之一,那么2.0版本很快就可以更新。如果你没有Spot的话,那就只能像我们其他人一样,继续和孤独、悲伤相伴吧。

 

本文系古月居编译作品,如需转载请注明出处。

 

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