國內有技術上可以與 Boston Dynamics 相匹敵的實驗室嗎？

2015-02-12數位

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國內我所知的有

山東大學做的大狗機器人, 同boston dynamics的一樣使用hydraulics actuator.從他們的論文來看主要實作了蹦跳,不知道是否可以跑動 [1].
上海交通大學做出的大象機器人[2] https://www. youtube.com/watch? v=Iioy1e_pJUI#t=10 ,可以負重100公斤.
香港大學有一部Boston Dynamics造的Atlas人形機器人,他們有相關的機器人控制經驗.

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國外有幾家研究機構和Boston Dynamics做相似的研究

做四足行走的

義大利的IIT Dynamic Legged Systems, 他們做的HyQ機器人同boston dynamics的big dog 類似，都是用hydraulics actuator

MIT的Home | MIT Biomimetics Robotics Lab。DARPA當初發起cheetah project的時候找了兩家承包商，分別是Boston dynamics和這個實驗室。 Boston Dynamics做的是hydraulics actuated cheetah/wildcat， MIT做的是electric actuated cheetah (Videos | MIT Biomimetics Robotics Lab)。相比Boston Dynamics的技術，MIT Cheetah在robustness上面有差距。

Boston Dynamics的little dog和RHex被很多學校研究機構采用，產生了很多變種，比如在UPenn Daniel Koditschek 組裏的Canid（Kod*lab : Projects）。

雙足機器人，作出類似平台的研究機構很多。常見的包括下面幾個

University of Tokyo的JSK -Home-，這個實驗室分化出的隊伍作出了Schaft,在2013年的DARPA Robotics Challenge Trial上拔得頭籌，擊敗了幾只使用Boston Dynamics Atlas的隊伍

美國的Florida Institute for Human and Machine Cognition (IHMC)，這是個獨立於學校的研究機構。他們自己做出了 M2V2 Humanoid, 現在正在使用Boston Dynamics的Atlas和NASA的Valkyrie

CMU的Robotics Institute, 他們做了sarcos機器人 Robotics Institute Research Guide : Humanoids

德國DLR DLR Portal - News，他們最近剛剛作出了Toro機器人。非常驚艷。可以做force control,也有足夠的關節自由度。

日本研發的HRP2/HRP4系列機器人。這個機器人使用position control，被很多實驗室使用，包括日本的JSK，AIST,法國的LAAS-CNRS

學術界目前沒有機器人的robustness達到了Boston Dynamics的水平。這家由Marc Raibert建立的公司本身就有MIT Leg Lab很多年的技術積累。而且他們擁有超一流的mechanical engineer。據在那裏工作的師兄描述，他們的工作模式是上午在機器人上測試新的控制器/機械結構，一般中午機器人就會摔壞，但是他們下午當天就能把機器人修好並做出改進，供第二天做新的測試。這樣逆天的機械設計維修能力實在是讓人跪了。

Boston Dynamics的一大特點是使用hydraulic actuator，功率非常強，產生的力矩很大，但是控制起來難度很高。絕大多數學術界機器人使用的都是electric actuator,控制相對簡單，但是力矩也相對較小。這裏的例外的JSK做出的electric actuator,安裝在Schaft上面。使用電容儲能，水冷系統散熱，功率非常強勁（一個馬達的峰值功率幾乎可以趕上Boston Dynamics Atlas上好幾個馬達合起來的功率） [3]

Japanese Robot SCHAFT Shows Off Its Strong Limbs

在學術界不太容易找到能夠把robustness做很好的機器人，一個重要原因是學術界的評價以發表論文為導向的，publish or perish。很多論文只需要理論漂亮就可以發表，實驗上面能夠成功80%就算優秀的結果。把成功率從80%提高到99%需要大量的engineering work,但是在論文中看起來並不算顯著的提高。所以學術界沒有特別強大的動力去提高robustness。但對於像Boston Dynamics這樣的公司來說，robustness是核心要求。畢竟他們作為軍方的承包商，需要造出來的裝置就是能在各種復雜/極端環境下能夠正常工作的。

[1] Design and Simulation for a hydraulic actuated quadruped Robot, Xuewen Rong, Yibin Li, Jiuhong Ruan, Bin Li, Journal of Mechanical Science and Technology 26 (4) (2012) 1171~1177

[2] A quadruped robot with parallel mechanism legs, Feng Gao, Chenkun Qi, Qiao Sun, Xianbao Chen and Xinghua Tian, 2014 IEEE International Conference and Robotics and Automation

[3] Design of High Torque and High Speed Leg Module for High Power Humanoids, J Urata, Y Nakanishi, K Okada, M Inaba, 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems.