从一个平台跳到另一个平台，然后做一个后空翻！日前，一段人形机器人做完美空翻的文章在网上流传，让人形机器人“阿特拉斯”一举成为“网络名人”。
“阿特拉斯”以希腊神话中肩膀撑起天空的威武之神命名，果然不负众望，以钢铁般的身躯实现了一个漂亮的后空翻，标志着机器人研究领域的又一次飞跃。
现有的机器人“王国”包括固定式、轮式、履带式、双足式、多足式等不同的“种群”。具有两足和多足特征的腿式机器人对恶劣地形的适应性更强，开发难度更大，代表了机器人研究领域的技术高峰。长期以来，各军事强国都对腿式机器人的研究表现出浓厚的兴趣。Atlas等腿式机器人的研究，背后是巨大的军事应用需求。
翻筋斗有多难？
只是一个机器人在翻筋斗。能有多难？但是，后空翻毕竟是一个难度很大的动作，一般人很难做到，即使是体操运动员也要训练很长时间才能完成。
这次进入体操领域的机器人Atlas是一个大型双足机器人。除了在运动过程中保持平衡，它还需要用腿来平衡自己巨大的上半身。为了完成“后空翻”这个看似不可能完成的任务，“阿特拉斯”从起跳、空翻到平稳落地，需要手、脚、腰同时动作。它的“大脑”必须事先通过数学公式精确计算出各部分的运动路线、方向和角度，然后机械地控制升降、转弯和降落。
最难的部分实际上是在开始就起飞而言，阿特拉斯需要提前准确地规划整个过程。更重要的是，“阿特拉斯”要有强壮的腿。如果力度不够强，就不会给空翻留下足够的时间，更别说后续的动态调整了。“阿特拉斯”已经配备了内置驱动电池，通过有效的电源管理，可以在瞬间爆发出惊人的能量。
其实空翻过程才是真正的“看功夫”动作。Atlas是一个多自由度、多刚体的机器人系统，姿态的精确控制极其复杂，需要机器人中的各种姿态传感器实时发回状态参数。通过采集“身体”各部分的姿态信息，其“运动中枢”可以根据算法做出控制决策，不断优化各部分参数。空中的阿特拉斯处于抛物线运动，必须通过随时改变姿势，找到落地前“出场”的最佳姿势。
即使一路过关斩将，阿特拉斯要安全着陆也远非易事。在降落过程中，需要处理好撞击，保持平衡。无论是哪种接触面，“阿特拉斯”在接触地面的瞬间都会受到巨大的接触撞击。此时应采用液压伺服控制系统，有效降低瞬时冲击力。Atlas的脚部还会配备多维力传感器，辅助控制脚部的受力状态。同时，Atlas的“关节”位置在落地瞬间有一点上下移动，可能会导致重心不稳而摔倒，这对精确控制提出了更高的要求。
《第一英雄》展现新技能
说起军用机器人，我们的第一反应是轮式或履带式的笨拙机器，配有机械手和传感器。在这些科幻电影《机械公敌》 《终结者》中，机器人被刻画成了两条腿站立的“钢铁战士”。如今，以人形机器人为代表的腿式机器人走上了发展的“快车道”，Atlas就是其中的佼佼者。
通过不断的改进和升级，“阿特拉斯”可以“行走”穿越各种地形，攀爬和搬运重物，双手也可以完成开门和抓取物体的动作。通过激光雷达和他身上携带的各种传感器，这个家伙也有了躲避障碍物和识别物体的能力。研究人员曾在2厘米宽的木板上让Atlas“金鸡独立”，它竟然成功了20多秒。现在，“阿特拉斯”又解锁了新技能，除了实现漂亮的后空翻，还变得更加轻巧灵巧。就算是不小心摔倒了，也能自己爬起来。
在阿特拉斯成为“网络名人”之前，还有一种腿式机器人因酷似“木牛流马”而引起广泛关注，那就是“大狗”机器人。“大狗”的真名是“步兵团队支持系统”，是波士顿动力公司和美国国防部高级研究计划局联合开发的产品。“大狗”重109公斤，奔跑速度每小时6.4公里，最大爬坡度35度。“大狗”与其说是机器“狗”，不如说是机器“骡子”。“大狗”主要模仿四足动物，在地形复杂的战场上运送物资，在崎岖的山路上可以带着辎重行走30公里。然而，看似不错的“大狗”被派往阿富汗前线，使用时声音大，隐蔽性差，战场上维修困难，没有正式列入美军作战部队。
“机器战士”将出现在未来战场
早在阿富汗和伊拉克战场上，美军的军用机器人就已经大显身手。但这些机器人多为轮式或履带式，越障能力差，地形适应能力差。
以Atlas为代表的机器人能站、能走、能跑，可能会改变未来的战争模式，把整个战场变成一根“线”。早在2015年初，俄罗斯总统弗拉基米尔普京参观了同样“聪明灵巧”的人形战斗机器人，它甚至可以骑摩托车。这些已经具备侦察监视、警戒值勤、精确打击作战能力的军用机器人，将在未来战场上演一场惊心动魄的机器人大战。
未来战场形势复杂多变。Atlas等机器人在山地作战和城市战中能更好地发挥其灵活性，取得更好的作战效果。由美国国防部资助的“Rise”机器人有六条由电动机驱动的机械腿。爬树或者爬墙都不是问题，目标针对特种侦察。就连“大狗”这样的腿式机器人，未来也不仅仅是“背驮”，还会配备武器和防护装甲，成为步兵火力支援平台，更好地配合人类。
其实开发Atlas是很花功夫的，人家是在给自己找一套装甲服。美国国防部长期以来一直使用类似的技术开发可以绑在士兵腿上的“机器人腿”，也称为外骨骼增强器。这种“机器人腿”可以大大提高单兵携带的物资重量，减轻长时间负重的疲劳，加快行军速度，让每一个士兵都变成“机器战士”。
通过对阿特拉斯手脚能动能力的“领悟”，人们还会开发出更神奇的“机械手”。目前，带机械手的仿人机器人已经能够在危险环境中工作，在应对核事故、爆炸物等领域具有广阔的应用前景。
当然，阿特拉斯的“参军”依然荆棘满布。一般来说，机器人在完成相同任务时的能耗是人类的100倍以上，续航能力也存在一定缺陷。此外，机器人的精确操纵和平衡是一个尚未完全解决的技术问题，仍需改进和发展。
