波士顿动力公司概况及产品简介.pdf

波士顿动力公司概况及产品简介波士顿动力公司概况及产品简介 I 目录目录 一、公司概况 . 1 二、公司产品简介 . 2 一、LS3 . 2 二、Atlas . 2 三、Petman . 3 四、Cheetah . 3 五、BigDog . 4 六、SandFlea . 5 七、Rhex . 5 八、Rise . 6 九、LittleDog . 6 1 一、公司概况一、公司概况 波士顿动力是一所致力于研制开发动力机器人及人类模拟仿真软件的工程 公司。 公司最初分支于麻省理工学院，美国国家工程院成员 Marc Raibert 和他的 大学同学首次研制出一款跑步和操纵像动物的机器人。 1992 年，他们成立波士顿工业公司, 并继续他们的开创性工作。 今天，波士顿工业创造了众多创新性机器人。例如 BigDog，一款爬行类机 器人，用来越野、在颠簸崎岖的道路上运输货物；PETMAN，一种像真人一样四处 活动的机器人，它的职能是为美军实验防护服装；RISE，一款在垂直表面上爬行 的机器人, SquishBot，虫类外形迷你间谍机器人，等等。 波士顿工业旗下有一支非凡的创作团队， 集结了众多出色的科学家和工程师， 他们用先进的分析、 思考方式创作了许多创新与实用并具的机器人， 并以此为傲。 2 二、公司产品简介二、公司产品简介 一、一、LS3 LS3，绰号“阿尔法狗”，是由波士顿动力学工程公司设计，美国军方研制 出的一款具有出色机动性能的半自治四腿机器人， 能够站立， 可在搭载 400 磅 （约 合 181 公斤），相当于一个班，重物情况下连续行走 20 英里（约合 32 公里）。 能够跟在士兵后面穿过复杂地形，同时以一种很自然的方式与士兵互动，就像训 练有素的动物与主人之 间的互动一样。阿尔法 狗也可进行伪装，与周 围环境融为一体。 二、二、Atlas Atlas，阿特拉斯机器人(希腊神话中的大力神)，是世界最先进的人形机器 人。Atlas 身高 1.9 米，体重 150 千克，由头部、躯干和四肢 组成，像人类一样用双腿直立行走。这一机器人将来或许能像 人一样在危险环境下进行救援工作。 Atlas 有 28 个液压关节，两只手、两条腿、两只脚、一 个身躯。 它的脑袋 包括立体 照相机和一个激光测距仪。 Atlas 的动力来至设置在一 个场外的电源上。 它能在传送带上大步前 进，躲开传送带上突然出现 3 的木板，从高处跳下稳稳落地，两腿分开从陷阱两边走过，然后跑上楼梯；单腿 站立，被从侧面而来的球重撞而不倒，等等。 三、三、Petman Petman 是一种像真人一样四处活动的机器人，其职能是为美军实验防护服 装。与先前机器人不同的是它无需外部支持的情况下就能站立、行走，因为他有 “双腿”。 波士顿动力公司承诺说 Petman 能维持平衡， 灵活行动。 行走、 弯腰、 匍匐、 以及应对有毒物质的一系列动作对它来说都不成问题，和大狗机器人一样， Petman 即使受到冲撞也能保 持直立。 Petman 的行进速度能达 到每小时3.2英里(5.1公里)， 几乎和有血有肉的真人无 异。 。 除了灵活度较高之外， 它还能调控自身的体温、湿 度和排汗量来模拟人类生理 学中的自我保护功能，从而 达到更真实的测试效果。 四、四、Cheetah Cheetah（猎豹）如今保持着世界上速度最快机器人的记录。它以每小时超 过 29 英里（约合 47 公里）的速度奔跑， 最终打破了 MIT 机器人在 1989 年创造的 每小时 13.1 英里 （约合 21 公里） 的记录。 这一速度甚至超过了牙买加短跑“飞人” 尤塞恩博尔特（Usain Bolt）。Cheetah 的动力来自于液压泵 （hydraulic pump） ， 这意味着它可以不受缆线束缚。 4 五、五、BigDog Boston Dynamics 公司曾测试过 BigDog（大狗），这只机器狗与真狗一般大 小，它能够在战场上发挥重要作用:为士兵运送弹药、食物和其他物品。其原理 是,由汽油机驱动的液压系统能够带动其有关节的四肢运动。陀螺仪和其他传感 器帮助机载计算机规划每一步的运动。机器人依靠感觉来保持身体的平衡，如果 有一条腿比预期更早地碰到了地面,计算机就会认为它可能踩到了岩石或是山坡, 然后 BigDog 就会相应地调节自己的步伐。 波士顿动力公司主席兼项目经理马可雷波特说： “内力传感器可探测到地 势变化，根据情况做出调整。而当我们骚扰它时，大狗的主动平衡性使 其可以保持稳定。 ”这种平衡性通过四条腿维持，每条腿有三个靠传动装置提供 动力的关节， 并有一个“弹性”关节。 这些关节由一个机载计算机处理器控制。 “大狗”项目由美国国防部高级研究计划署(DARPA)资助，该机构希望“大 狗”可以在那些军车难以出入的险要地势助士兵一臂之力。另外，地面上士兵往 往需要携带 40 公斤的装备。雷波特说，最新款“大狗”可以攀越 35 度的斜坡。 液压装置由单缸两冲程发动机驱动。它可以承载 40 多公斤的装备，约相当于其 重量的 30%。“大狗”还可以自行沿着简单的路线行进，或是被远程控制。 英国索尔福德大学的机器人技术专家达尔文考德威尔说： “它的确看上去 非常引人注目-行动迅速、反应灵敏、动力和智能自动化，且看上去坚固耐用。 这是我看到的性能最优越的机器人。不过，从视频中可以看到，有些方面需谨慎 5 对待。”“大狗”的设计者们表示，将在未来一款“大狗”-V3 的每一条腿上 多安一个动力关节，因此，V3 将能够以更快的速度攀越更陡的斜坡以及地势更 险峻的路段。 目前 BigDog 还没有正式加入美国陆 军，不过 Boston Dynamics 已经在开发 下一代了 - 名为 Alpha Dog 的机器人 比前一代大了一大圈，与其说是狗，不如 说是只牛。Alpha Dog 有大约 32 公里的 航程，目前为止只在室内做模拟测试。 六、六、SandFlea SandFlea（沙蚤）是一种跳跃式机器人，该车呈鞋盒状，车重约 4.5kg，通 常采用四轮行驶，但也能垂直跳跃，高度达 9 米，能独立越过壕沟和障碍。该车 装备了一部摄像机和操作控制系统，能够通过掌上电脑或笔记本电脑进行控制。 曾在阿富汗坎大哈装备两辆 SandFlea 用于测试，主要用于协同部队执行任 务。如果测试成功，REP 希望该无人 车能够快速批量装备部队。 七、七、Rhex 在阿富汗战场上，波士顿动力公司的 Sand Flea 机器人凭借着出色的可移动 性为美国大兵打来了极大的帮助，而这也带动了跳跃机器人的发展。就在这款机 器人闻名的几个月后，美国国防部高级研究计划局就开始研制一款名为 Rhex 的 机器人，它放弃纯粹的竖直跳跃以支持多种多样的移动方式，不仅可以跳跃，还 能游泳、爬楼梯，可移动性更强。 6 RHex 共具有 6 条腿， 被设计成弯曲的弧状， 这种巧妙的设计能允许机器人做 出很多匪夷所思的跳跃。它还能以抛物线的形状跳过很长的鸿沟。另外，它还可 以自动根据之前的跳跃， 确定下一步跳跃的范围。 RHex 不仅能跳能爬， 由于其粗糙的外表设计， 它还是防水的，这意味着 他能完全潜到水底。而且， 它弧状的腿也很适合游泳。 通过精准控制这 6 条腿， 这款机器人能游过很长距 离的海滩， 而且速度可以达到 10 千米每小时。 另外， 它还能攀爬螺旋式的阶梯， 所以一旦它被运用到战场上，将比 Sand Flea 发挥更大的作用。 八、八、Rise RiSE 是一款可以在墙壁、树、篱笆等垂直界面上爬行的机器人。它运用微 爪在有质感的表面爬行， 通过改变身体姿态去配合爬行表面的 曲率，而且它的尾巴帮助它在 攀爬时保持平衡。. RiSE 身 长 0.25m，重 2kg, 攀爬速度 0.3 m/s。 RiSE 的六条腿是由一对 电动马达驱动。一个板载电脑控制腿部运动，管 理通信和服务于各种传感器，包括关节位置传感 器, 腿部拉伤 传感器 和脚底接触传感器。 宾夕法尼亚州大学的研究人员推出了 Rise 系列机器人中的最新一款 Rise v3。应用于搜索 和救援行动，以及用于侦察和监视。 九、九、LittleDog 当 BigDog 机器人进行现场模拟实验时， 它的小兄弟 LittleDog 正在实验室 提高自己的技能。 这两款四条腿机器人都是美国国防部高级研究计划局开发制造 7 的，最终都将应用于军事领域。 如今，美国国防部高级研究计划局 从几所大学（包括斯坦福大学和麻省理 工大学）中挑选了 6 个研究小组，用于 提高 LittleDog 机器人的操控系统，成 功提高的技能将被应用于它的哥哥 BigDog 机器人身上。 LittleDog 机器人每条腿都有三个 带有电机的关节，它们的运动都是通过车载计算机系统控制的。机器人内置的陀 螺导航能够迅速进行空间定位，而外部的监控系统能随时监测 LittleDog 机器 人的每一个肢体和关节动