前言
2022年8月11日，小米的雷军发布了CyberOne（铁大）全尺寸人形机器人，而2022年9月，马斯克就将发布特斯拉人形机器人擎天柱（Optimus），这两个产品让略显沉寂的人形机器人市场掀起不小的波澜。
小米人形机器人铁大（CyberOne）2022年8月11发布
雷军和马斯克，其实是人形机器人市场的后来者，在他们前面有两个著名的人形机器人公司：日本本田的阿西莫ASIMO、美国波士顿动力的ATLAS，这两个公司在人形机器人领域已经耕耘了30年，但是却不约而同的遇到了中年危机，阿西莫2022年3月宣布落幕，而波士顿动力已经先后三次被谷歌、软硬、现代等不同的公司买下。是摆脱不了“长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上”的宿命吗？南瓜君简单说一下结论：人形机器人市场在过去的30年里，一直是一个不断投入而没有产出的行业，没有商业利益的回 ，即便是谷歌这样的公司也耗不起。
特斯拉人形机器人擎天柱（Optimus）预计2022年9月发布
马斯克的特斯拉是何许人也？他是目前的世界首富，2022年1月的财富超过3000亿美元（近2万亿人民币），旗下有特斯拉、Space X太空探索技术公司、Star Link星链等公司，每一个公司都是行业翘楚。
反观小米，凭借一部手机，闯进了世界500强，创始人雷军2022年，以117亿美元财富位列《2022年福布斯全球亿万富豪榜》第163位。所以我们要为小米闯入人形机器人这个赔钱的赛道喝彩，相信小米也是看到了人形机器人背后的技术价值，通过它孵化出来的技术，将为小米汽车等产品注入澎湃的动力。
扯远了，话说回到今天的主角：波士顿动力（Boston Dynamics）。
一、波士顿动力发展简史
作为一家已经发展了30年的公司，在它的发展道路上有太多值得书写的事件，我们简单梳理一下：
波士顿动力公司创始人：马克·雷伯特（Marc Raibert）
波士顿动力七年换了三任东家，其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。研究专家称，波士顿动力公司似乎一直在尝试两条不同的道路。一条是围绕Spot和Stretch这类机器人的商业道路，另一条则是独立的完全专注于Atlas的技术研究道路。
二、波士顿动力机器人发展史
早期的（1980~1995）波士顿动力公司的创始人马克·雷伯特联合卡内基梅隆大学、麻省理工学院做了基础性技术研究，并开发了一些单足、两足和四足机器人。
波士顿动力早期机器人
波士顿动力早期机器人
波士顿动力早期机器人
波士顿动力机器人发展简史图
- 波士顿动力四足机器人
人们初次被波士顿动力惊艳，始于2008年发布的BIGDOG大狗“被虐”视频，话不多说，看图：
2008年 波士顿动力BIGDOG大狗稳定性测试
稳定性测试，动作粗鲁看着不爽
机械狗项目是由美国国防发展研究项目局出资资助。希望研制一种能够负重的机械骡，能够和士兵一起在传统机械车辆无法行驶的粗糙地形上协同作战。
它没有车轮或者履带，而是采用四条机械腿来运动。机械腿上面有各种传感器，包括关节位置和接触地面的部位。它还有一个激光回转仪，以及一套立体视觉系统。
机械狗有一米长，0.7米高，75千克重，几乎相当于一头小骡子的体积。能够以每小时5.3公里的速度穿越粗糙地形，并且负载154千克的重量。它能够爬行35度的斜坡。
2012年 四足机器人LS3
LS3是波士顿继大狗之后，在2012年推出的一款新型四足机器人，主要是帮士兵运送物品，燃料足够的情况下能徒步32公里，能自动循迹跟随士兵，并且可以全自主导航到设置目的地，基于GPS信号定位并可实时避开障碍物。相比大狗，LS3体型更为庞大，负载能力更强，移动速度也快，实用性也有大幅提升。
在实战测试中，大狗因为极大的噪音（燃油发动机）和有限的使用时间等无法克服的现实问题，最终没有采购。
在阿富汗战场使用驴子运输物资
在阿富汗战场使用驴子运输物资
波士顿动力初代BIGDOG大狗
Wild Cat野猫机器人 2013年 前身是Cheetah猎豹机器人
猎豹机器人 28英里/小时（合48公里/小时）
浑身插满电缆的猎豹机器人在实验室可以达到48公里/小时的速度，而野猫机器人也完全继承了速度这一点，它在户外可以达到32公里/小时，并且拥有多种运动姿态，包括小跑、跳跃、快跑，平衡度非常高，宣称是世界上运动速度最快的四足机器人。
2015年 四足机器人SPOT
Spot是波士顿动力公司在 2015年推出的一款四足机器人，其高度约为 0.94 米，重量约为 75 公斤，可背负 45 公斤的有效负载进行自由行动或奔跑，并且不管是抓取能力还是爬坡能力都很优秀，同时是波士顿机器人中最静音的一款。
Spot Mini 这个稳定器咋样
Spot Mini 你瞅我看啥？我瞅你咋滴！
Spot Mini 尬舞
Spot Mini 拉车
SpotMini在2017年推出，其重量仅为25kg，是波士顿四足家族中最为灵活的机器人，同时跟Spot的静音程度上不相上下，mini拥有一副加装机械爪，可以利用其开门，上下楼也非常轻松，还能“拉车”，办公室、户外和家庭都可以运作，目前已被用于商用。
2、波士顿动力双足人形机器人
2009年波士顿动力推出PETMAN人形机器人，这个站在机器人研究金字塔尖的神奇“物种”一路飞速进化，刚出场时其形象还人不人鬼不鬼，在滚动履带上甩着两条扭曲的大长腿，随后不仅外观越来越炫酷，而且新技能不断刷新人类认知。
2009年初代PETMAN
2009年初代PETMAN
早在2009年的时候波士顿动力双足人形机器人原型机Petman亮相，这时只有两条腿，需要拖着电缆在履带上晃晃悠悠地行走，它的“受虐之路”也正是由此开始。
2013年初代Atlas原型机
2013年，初具人类外形的Atlas原型机亮相，这时的Atlas已经能够在碎石堆上行走，受到的“虐待”也变得更残酷，它不仅要“金鸡独立”，还要承受大摆球的撞击。
2016年Atlas面世
Atlas“百虐成刚”
Atlas雪地行走
Atlas雪地行走
时间到了2016年，也就是波士顿动力被谷歌收购后的第三年，我们所熟悉的那个Atlas终于正式亮相。它的外观已与现在会跑酷、会跳舞的Atlas无异。但这时的Atlas仍是个“婴儿”，尚在蹒跚学步阶段，走路踉踉跄跄，动作也不连贯，像极了一个半夜里走在回家路上的醉汉。
下面的几个动态图片，将给你展示Atlas的惊人能力：
Atlas测试：根据二维码追踪物体
Atlas测试：后空翻
Atlas测试：当然，不是每一次都成功
Atlas跳过障碍，连续登上台阶
Atlas测试：管子漏了
Atlas这段跑酷怎么样
Atlas户外测试：跳过障碍
Atlas测试：户外奔跑
2020年，学会了新技能：跳舞
看完了Atlas的这几条条视频，可能会感觉Atlas在六年的时间里面进步没那么明显。比如，在2017年的时候Atlas就能够在台阶之间跳跃，还能进行后空翻。一年后，它又学会了一边跑步一边跃上几层台阶。在这样的成长轨迹下，Atlas学会“跑酷”似乎也是理所应当的。然而，Atlas实现这一系列动作背后的基本过程已经发生了巨大的改变。
Atlas和它的兄弟们
最初的Atlas由人进行遥控，控制它的行走方向。如果想要它完成某项挑战（比如跑酷或跳舞等），需要提前对各种动作进行动态捕捉，然后将捕捉到的动作连成可执行的程序。这时的Atlas只是机械的完成相应的任务，而并没有与环境产生互动。
Atlas行动路径规划
在Atlas最近的这次跑酷中，研究团队已不需要提前对它的行动进行规划。在跑酷之前，研究团队为Atlas提供了一张高级地图，其中大致描述了它的行动路线和相应位置应该做出的动作。跑酷过程中Atlas利用这些信息来为自己导航，并且它可以对环境进行感知，根据实时感知到的数据自主规划整个行动以完成挑战。
Atlas行动路径规划
Atlas执行的每个动作都源自其行为库中的动作模板，它可以根据目标情况自主从库中选择相应的动作执行。跑酷过程中，Atlas的模型预测控制器（MPC）会调整其发力、姿势、动作发生时机等细节，来应对环境、脚滑等各种可能实时出现的因素。这意味着研究人员不必为Atlas的行动逐个调整细节，它的控制器就可以做到。
Atlas行动路径规划
并且，MPC还允许Atlas跨行为边界预测下一步的行动，比如它知道了这次跳跃后是一个后空翻后，就可以自动地创建从一个行为到下一个行为的过渡，使每一步动作都自然的连贯起来。
Atlas搭载的TOF深度相机生成的点云图
现在，Atlas可以利用头部的RGB摄像头和TOF深度传感器获取更加全面的环境信息。TOF深度传感器以每秒15帧的速度生成环境的点云（point clouds）。点云是大量测距结果的集合，Atlas获取到环境的点云后，它的感知软件会利用一种称作多平面分割（multi-plane segmentation）的算法从中提取平面，并输入到一个映射系统中，构建出Atlas看到的不同对象的模型。
这就相当于为Atlas构建了一张3D地图，Atlas跑酷过程中正是基于它构建的这个模型来规划路径，计算每一步的落脚点。
Atlas计算机路径规划
三、波士顿动力的团队
1、波士顿动力创始人，机器狗之父—马克·雷伯特（Marc Raibert）
马克·雷伯特（Marc Raibert）
“我爱机器人，我的长期目标是让机器人像动物和人一样运动自如。而在我看来，这需要全面的开发设计，包括硬件、软件以及运动行为，只有三者达到协调，才是一款我心目中的机器人。”
马克·雷伯特在TED上演讲并展示spot mini机器狗
2017年，马克雷伯特带着机器狗登上TED舞台。这是雷伯特为数不多的露面，此前，他更喜欢藏在波士顿动力动辄点击量数百万的视频后面。比起商人，他像一个潜心学术的学者。年轻时埋首机器人研究，再抬头时一辈子居然就那么过去了。
30年前，波士顿动力成立；13年前，上传了第一条机器人视频；12年前，雷伯特才开始出现在 刊媒体的 道中；3年前，才开始商业化转型卖产品；2020，spot mini机器狗才开始接到订单，此时的雷伯特已经70岁了。
马克·雷伯特和双足人形机器人Atlas
2022年8月15日，韩国现代汽车（Hyundai）与他收购的波士顿动力宣布共同成立BDAII（Boston Dynamics AI Institute,波士顿动力人工智能研究所），波士顿动力的创始人马克·雷伯特（Marc Raibert）是整个项目的负责人。
马克·雷伯特（Marc Raibert）和Spot mini
BDAII将是独立于波士顿动力公司的一个研究所，可以自由地专注于具有前瞻性的研究道路，而不用忧心机器人长久以来难以商业化的问题。虽然这些研究目前没有直接体现出商业价值，但是它们极具商业潜力，从某个角度而言，这些研究衍生出的技术将在未来产生巨大的价值。
该研究所的四个核心技术工作领域为：认知AI（cognitive AI）、体育AI（athletic AI）、有机硬件设计（organic hardware design）、机器人道德和政策（ethics and policy）。
2、双足机器人Atlas团队
Atlas团队负责人Scott Kuindersma称Atlas是波士顿动力在液压驱动的人形机器人领域十多年来工作的结晶，为该团队提供了一个研究平台。而Atlas团队的工作便是让这个平台不断地突破极限，来做他们能想象的到的最疯狂、最激动人心的事情。
Atlas团队负责人Scott Kuindersma
与其他的任何项目或试验一样，Atlas从步履蹒跚的走路，到学会跑酷都是团队合作的成果。目前，Atlas团队共有4个小团队，分别是软件团队、硬件团队、技术团队和运营团队。
Atlas团队在录制双足机器人“跑酷”视频
对于波士顿动力的各个团队而言，其发布的每条视频都是他们在过去几个月或一年所做的工作的总结，代表着他们过去这段时间内的工作到达了一个新的顶点。因此，每当有视频要拍摄的时候都是全员参与。
为了让视频效果更好，他们准备了四台Atlas机器人，其中两个作为“演示机器人”，外观要尽量保持干净整洁，另外两个作为“试验机器人”，用于开发和测试新行为，承担了大部分的跌落，以至于全身伤痕累累。
用于测试新行为的Atlas机器人
结语
波士顿动力公司于1992年成立，第一收购是在2013年被谷歌收购。四年后，2017年谷歌将波士顿动力公司出售给了软银集团。在软银旗下，波士顿动力的四足机器人Spot上市，相关的Spot Explorer套件为软银创造了超过3000万美元的收入。2020年，软银又将波士顿动力公司出售给了现代汽车公司。
波士顿动力的七年三任东家
波士顿动力七年换了三任东家，其主要原因就是该公司的机器人迟迟未能实现商业化。波士顿动力公司创始人雷伯特的“至理名言”是：“没经历至少25年潜心研究的机器人产品，不足以商业化。”
研究机器人，对时间，不敏感。波士顿动力花了30年打磨出震惊世界的机器狗Spot、人形机器人Atlas，给未来的智能机器人开了个好头。希望后来者小米们、特斯拉们能将这个产业发扬光大！
南瓜君关于人形机器人知识的系列文章，请打开专题查看：
１、要想看关于阿西莫的更详细内容，请看《阿西莫之死：独孤求败三十年，却倒在黎明前的沙滩上》
２、要想看关于波士顿动力Atlas的更详细内容，请看南瓜君的文章《波士顿动力：默默耕耘30年 被倒卖好几手的老大哥》
３、铁大你不孤独，深圳优必选科技作为国产人形机器人的先行者，他旗下的Walker X已经在市场上开花结果。请看南瓜君的深入 导《铁大你不孤独 优必选Walker X服务千家万户》
４、想看看小米的人形机器人CyberOne铁大，请看《人形机器人—新的科技赛道？ 雷军：我铁大刚刚学会走路，下盘还不稳》
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