身高1.98m，縱跳1.2m。這不是喬丹，這是波士頓動力最新的輪式暴跳機器人

趣味 03-05

本文經授權轉載自

機器人學家，

有刪節

波士頓動力一直以驚艷的足式機器人聞名。其雙足機器人產品Atlas甚至成為DARPA機器人挑戰賽的標準平台之一。

然而在比賽中獲得前三名的機器人，卻並不令人滿意，有兩台都並非使用足式結構，而是在足部安裝了輪子或履帶：

這樣的好處顯而易見：在平坦的地面上可以輕鬆達到更高的速度和更好的穩定性。

但代價是喪失了跨越障礙的能力---

真的嗎？

波士頓動力的這款名為Handle的機器人，把足+輪式的能力直接拔升到了一個聞所未聞的高度。

用冰冷的事實告訴我們，不是輪子越障能力不夠好，而是你們的工程師不夠diao

。

視頻在此。

正如BD官方視頻介紹中說的那樣：

「Wheels are efficient on flat surfaces while legs can go almost anywhere: by combining wheels and legs Handle can have the best of both worlds.「

如果輪+足的結構這麼好，為什麼以前沒人做過？很大程度是因為這件事在工程上太難了。

難點一

柔性控制

Handle的足部關節不論是在面臨突然出現的斜坡還是承受落地的衝擊時都表現出了很好的柔性，這對系統穩定性非常關鍵。如果關節使用簡單的位置或速度控制，機器人在高速遇到未知的接觸面時會瞬時產生巨大的衝擊力，不僅難以控制，甚至容易損壞機器人本體。

Handle在斜坡上如履平地

難點二

大擾動下的非線性系統控制

為了承受如此大的外部擾動，用傳統的簡單線性倒立擺建模是顯然不夠的，

機器人需要動用全身所有的關節，所有的運動資源來維持平衡

。

比如我們可以注意到Handle轉彎時並不是簡單地讓輪子差速轉動，而是像溜旱冰一樣加入了身體的自然側傾:

再比如跳上桌子瞬時的手臂擺動。

這樣的一個機器人的全身動力學模型是高度非線性的，其實時平衡控制解算本身就是一個挑戰，更不要說需要考慮在大量擾動/不確定性存在時的穩定性了。

難點三

混合控制（Hybrid control）

只用一個連續模型是沒法做」跳躍「這種動作的

。機器人同時擁有連續（關節角度、速度）和離散（與地面的接觸面位置、數目）的狀態，這屬於混合控制「Hybrid Control」的研究範疇。

甚至視頻中「雙手舉起100磅重物」這個任務，也需要把重物作為模型的一部分來做控制，因為如果只把重物當擾動的話，這擾動也太大了。

Hybrid Control這個學科本身就還不是很成熟（相對於其他多數控制理論而言），其前十幾年的研究和成果都集中在混合線性系統上。對於Handle這種非線性混合系統，學術界的成果很多都還停留在「證明一個穩定的控制器是否存在」這個層面，近些年也有了很多「給定一個控制器，分析其穩定性」的方法。但對於「給定問題如何設計一個控制器」，還並不是很完善。

難點四

硬體本身

回到機器人Handle本身。官方介紹它身高1.98米，縱跳1.2m。這特么是

喬丹的身高+內特.羅賓遜的彈跳

啊。Handle的輪子可以以14Km/h的速度前進。整個機器人由電池供能，驅動電機和液壓泵。無需外接設備，一次充電續航24千米。

我還能說什麼。

我們這邊一個搞雙足行走教授看完視頻後的反應是一句話：

Biped walking is DONE！

（雙足行走這一行沒法幹了！）