一文读懂波士顿动力的前世今生

本文转载自公众号 深圳湾（ID：shenzhenware），内容略有删减

波士顿动力这家公司的创始人叫做MarcRaibert。这个名字可能到现在知道的人也不算多，但是在未来，或许会是对世界影响最大的人之一。马克·雷波特并不年轻， 1949 年出生，身为麻省理工的教授，雷波特一手创办了波士顿动力这家公司。由于其在麻省理工的名望，又源源不断的吸收着最顶尖的人才加入这家机器人公司。

                               
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与比尔·盖茨、扎克·伯格等一些同样出身名校，却因为发现商业机会提前离开学校的科技先锋不同，雷波特从大学毕业起就一直呆在象牙塔里，是个典型的学术派创业者。

1977 年马克·雷波特获得了麻省理工博士学位;1980 年在卡内基·梅隆大学创立了 CMU leg 实验室并担任副教授，主要从事研究与机器人相关的控制、机器视觉放方面的技术。

到了 1986 年，马克·雷波特回到麻省理工并任电子工程与计算机科学系的教授，他将实验室搬到了麻省理工学院，继续他的机器人事业。

1992 年，雷波特与他人一同创办了波士顿动力，起初是为美国陆军提供机器人研究制造的企业，服务过包括美国国防高级研究计划局(DARPA)在内的很多军方机构，甚至还获得过国防部几千美元万的投资。

正如肯德基创始人哈兰·山德士上校一样，如今已是 68 岁高龄的雷波特依然是一个充满热情的创业者。并且他已经将大半辈子的时光都投入了机器人事业，来完成他那个普通人看起来疯狂的梦想——将双足或四足机器人发展成为一种超自然状态，变成自然界的一种新生物。

尽管过于超前的技术，和短期内难以实现商业化的尴尬现状，使得波士顿动力这家排名世界第一的机器人公司在大企业间辗转来回，频频碰壁。但是波士顿动力发布过的机器人，已经深深印刻在了我们的脑海中。

创始人对机器人技术极致的追求，也敦促着波士顿动力机器人不停地更新迭代。从最早爆红的军用机器人「大狗」开始，波士顿动力每出一款机器人都及其引人注目，甚至会掀起一阵阵机器人要逆天的伦理性大讨论。

LegLab早期一条腿机器人的试验

                               
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LegLeb四条腿的机器人雏形

                               
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在LegLeb，我们可以看到今天波士顿动力机器人的早期雏形研究的样子，可以明显的感觉到这些今天的产品就是当年LegLeb的后续，当时的研究都是一条腿怎么工作。在1992年的时候，他还在MIT当教授，但是已经创立了波士顿动力。

专利8126592的示意图之一

                               
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MarcRaibert在研究过程中获得的专利很多，这里列举两个，一个是编号8126592，执行器系统，这个专利是相关机器人的连杆、液压、载荷传感、控制电路相关;另外一个是专利号6484069，机器人装置和用于控制机器人跳跃装置的方法，顾名思义，没有这个核心专利，应该就没有刷屏的后空翻。

波士顿动力公司最早创立，是和美国系统公司一起给海军空战中心训练系统部门(，NAWCTSD)开发软件。这个核心是DI-Guy，说白了就是软件模拟活人，当时联合开发的项目是用3D视频来替代真人视频进行航空器发射训练指导，模拟活人是其中的任务之一。

                               
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在DARPA的资助下，产生了大量军用黑科技，后来又转入民用，比如GPS、互联网，再到后来，波士顿动力为DARPA，也就是美国国防部高级计划局研究四足机器人。

军用目的开发的LS3可以看到装甲

                               
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DARPA给波士顿动力的要求是研究能为士兵提供载荷的四足机器人(在LS3基础上改进)，并且要足够安静以适合载荷任务，并且能承受轻武器的攻击，这个机器人要求能满足24小时、载物400磅行走20英里(约32公里)。这个机器人的动力来源其实是马达和燃料，因此有解决不了的噪音问题，所以对于执行潜行任务、特种作战来说来说是个灾难，并不合适，项目没有彻底解决问题。

大狗厉害之处是超强平衡，可以攀爬陡坡

                               
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类似LS3的就是我们熟知的BigDog，波士顿动力是联合了NASA的喷气推进实验室等机构联合开发。大狗一样没有用轮子而是用四条腿行走，当时被称之为“世界最有雄心的机器人”，可以背负150公斤，能以每小时6.4公里的速度行走，并且能攀爬35度的陡坡。

通用平台的小狗体积只有30多厘米长。别看个头小，小狗一样有波士顿动力招牌式超强的四足平衡能力。

                               
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波士顿动力给DARPA开发过的不仅仅是大狗，还有小狗Littledog，但是这不是专用机器人，而是一个通用平台，提供操作的API和遥控接口，使用锂电池可以无需充电使用30分钟，因此能干什么就要看DARPA和军方的需求了。

波士顿动力的机器狗成名之后，当时的谷歌非常喜欢机器人项目又财大气粗，因此收购了很多机器人的公司，其中就包括了波士顿动力，把机器人公司归结到了GoogleX项目下，就是谷歌着眼于未来的研究。

                               
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但是在2017年，谷歌又把机器人公司转手卖给了软银的孙正义。谷歌那边透露出来的消息是波士顿动力不服管理难沟通。但是在笔者看来，是路线之争。我们知道波士顿动力是学术派，只醉心于机器人的研究，包括给DARPA的项目其实也都没有成功。

                               
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而谷歌换了人当CEO之后，开始追逐绩效，所以希望波士顿动力先出一个商用机器人，能量产卖钱，然后用利润去维持研发，这显然与学院派的人物先研究、再产品的路线不符合。其实硅谷的基因里面，就有高利润企业养黑科技发育的传统。比如当年AT&T的贝尔实验室、施乐的PARC等等。

                               
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不过事情还是挺戏剧性的，波士顿动力归了孙正义的软银之后，居然展示了一个完成度非常高的产品SpotMini，怎么看这个机器人都非常接近能量产的状态，不知道谷歌看到这个东西会不会气炸了肺，抑或是高管们的耐心没等到这个产品。

波士顿动力不仅仅只有 Big Dog 和Atlas

Petman

Petman 是一款用于测试化学防护服装的仿人机器人，自然又敏捷的运动对 Petman 来说是至关重要的，因为它需要模拟士兵在现实条件下对防护服的反应。

                               
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不同于以往运动受限且过度依赖机械支持的测试机器人，Petman 能够自主平衡，运动也更加自由;在接触化学战争物质的情况下穿着防护服完成行走，弯腰以及各种动作。

Petman 能调控自身的体温、湿度和排汗量来模拟人类在防护服下的反应，从而达到最佳的测试效果。

Big Dog(大狗)

这是让波士顿动力声名远播之作，Big Dog 是一款能够适应复杂地形条件的机器人，能行走、奔跑、攀爬以及负载重物，由液压系统驱动引擎。Big Dog 的四条腿和动物一样拥有关节，可吸收冲击，每迈出一步就回收部分能量，以此带动下一步。

Big Dog 的体格与一只大狗或小骡子相当。大约 3 英尺(约合 0.9 米)长， 2.5 英尺(约合 0.76 米)高，体重 240 磅(约合 109 千克)。奔跑速度为 4 英里/时(约合 6.4 公里/时)，最大爬坡度数为 35 度，可在废墟、泥地、雪地、水中行走，可负重 340 磅(约 154 千克)。

                               
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Big Dog 的机载计算机能够控制躯体移动和过程传感器，还能处理通讯。其控制系统保持躯体平衡，在不同的地形选择不同的运动和导航方式。 Big Dog 的运动感测器包括：联合位置、联结力、接地触点、接地负载、一个雷射陀螺仪、一个激光雷达和立体视觉系统。它的其他传感器则专注监测内部各项指标状态，如液压、油温、引擎功能、电池充电情况等。该研究项目由 DARPA 提供资金支持。

Little Dog(小狗)

Little Dog 是一款用来研究移动的四足机器人样机，研究人员用它来探测运动学、动态控制、环境感知与复杂地形移动之间的基本关系。目前 Little Dog 在麻省理工学院、斯坦福、卡内基梅隆大学、南加州大学、宾夕法尼亚大学等高校均有所应用，同时也是 DARPA 投资的先进机器人项目。

Little Dog 有四条腿，每条腿都分别有三个电机驱动，可移动范围非常大。这个小小的机器人能够爬坡、也能实现动力学运动步态，其机载 PC 电脑随身携带的 PC 级别的电脑用控制致动器、处理传感器信号和外界交流。

                               
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Little Dog 的传感器主要负责测量关节角度、电机电流、体平衡和接地触点的状况，机载锂电池能保证 30 分钟的连续运行。并可通过无线通信和数据采集系统，可以进行远程遥控和数据分析。该项目由 DARPA 信息处理技术办公室提供资金支持。

Cheetah(猎豹)

Cheetah 是目前世界上速度最快的腿式机器人，奔跑速度超过 29 英里/时(约合 47 公里/时)。其背部结构是关节型的，能够随着每一个动作灵活地来回移动，提高了步幅和奔跑速度，这与动物的运动原理相差无几。它的驱动力来自外部的液压泵。DARPA 为该机器人的项目提供资金支持。

                               
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Wild Cat(野猫)

Wild Cat 实际上是 Cheetah 的自由运转版本，虽然它的速度尚未达到 Cheetah 的水平，但这种四腿机器人无论遇到哪种地形，也能以 16 英里/时(约合 25 公里/时)的速度奔跑。此外，它还可以快速跳跃和转身。

                               
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Sand Flea(跳蚤)

Sand Flea 是一个只重约 11 磅(约合 5 千克)的侦察机器人。在平地上它能像遥控模型车一样飞驰，最重要的是，为躲避障碍它可跳起 30 英尺(约合 9.1 米)高左右，这弹跳力能轻而易举地跳过一面复合墙、房顶、一组楼梯的顶端。

                               
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在飞行过程中，Sand Flea 的内置陀螺仪使其保持水平状态，为机载摄像机提供清晰的视角，并能保证平稳着陆。每充电一次，Sand Flea 可弹跳 25 次。美国军方为波士顿动力公司的该项目的研发提供资金支持。

Rise

Rise 是一款能够垂直爬行的机器人，墙壁、树木、栅栏等都不在话下。爬行过程中 ，Rise 的脚上附有很多微型爪，它们紧紧地吸附在物体表面上 。 Rise 通过改变自身姿势符来适应不同的表面，随着高度的上升，它的「尾巴」有助于提高平衡。Rise 只有 25 厘米长，重约 2 千克，爬行速度为 0.3 米 / 秒。

                               
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Rise 共有六条腿，每条腿都由两个电动马达来驱动，机载电脑控制腿部的动作及通信，服务多个传感器，包括关节位置传感器、应变传感器和腿足部接触传感器。该项目由波士顿动力公司与宾夕法尼亚大学、卡内基梅隆大学、加州大学伯克利分校、斯坦福大学等高校的研究人员共开发，DARPA 提供资金支持。

Atlas

Atlas 是波士顿动力类人双足机器人，可以说是被谷歌收购后的巅峰之作，是也是这款机器人让波士顿动力变得家喻户晓。

                               
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Atlas 经历了三个版本的更新，最新一代发布于 2016年 2 月，身高为 5 英尺 9 英寸，体重仅为 82 公斤，这款机器人较初代双足机器人不仅体型更小、重量更轻，而且导航能力、突破障碍能力、保持平衡能力、目标识别能力以及自我恢复能力都有了很大的进步。

Spot / Spot Mini

Spot 是于 2015 年 2 月发布的四足机器人，曾是波士顿动力体格最小的四足机器人(如今是 Spot Mini)，这款身高仅一米有余的前几日甚至还参与了美剧『硅谷』的拍摄。

                               
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SpotMini 是 Spot 机器人的新型且更加小型的机器人版本，加上机器臂是 29.5 千克，而且防水。一次充电可以跑 90 分钟，且是纯电动的，没有任何液压系统在身体上，所以是波士顿动力机器人里面最安静的机器人之一。而且它的身体上还安装了大量的传感器，例如深度摄像机、姿态传感器、以及肢部的本体感受传感器。这些传感器可以帮助 SpotMini 完成各项复杂的动作以及巡航。

Handle：首款足+轮式机器人

Handle 是波士顿动力研发的首款足+轮式机器人，身高 1.98m，纵跳可达 1.2 m，轮子可以以 14km/h 的速度前进。整个机器人由电池供能，驱动电机和液压泵。无需外接设备，一次充电续航 24km。能轻松越过障碍物，无论是在斜坡还是有障碍物的环境都表现出了很好的柔性，也代表着波士顿动力将机器人的混合控制技术带到了一个新的高速。

                               
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