IHMC：人形机器人神秘头部，比波士顿动力、特斯拉都厉害？前

　　10月1日，马斯克在TeslaAIDAY正式发布了Optimus人形机器人，和科技前哨此前的预测大差不差，还是非常早期的原型产品，不过这不妨碍人形机器人产业再次火了一把。
　　波士顿动力、AgilityRobot等人形机器人企业在特斯拉的大会后也得到了不少报道，不过大部分媒体都只看到了产业更底层的硬件公司，没有注意到一家人形机器人领域的技术领军机构，佛罗里达人类与机器认知研究所，简称IHMC。
　　IHMC主要研发人形机器人行走所需的关键算法，在业界之外不太受关注，实力却是业内公认，波士顿动力和NASA都由这家机构提供机器人控制相关的软件技术支持。
　　2019年，这家主攻软件开发的机构受不了主流机器人硬件的限制，开启了自研机器人的道路，经过3年的积累，他们的成绩如何？和波士顿动力、特斯拉比有独特的优势吗？
　　科技前哨今天就与你一起深入了解这个不为人知的前沿机构。
　　1。前沿的研究机构
　　2015年Darpa举办了知名的机器人挑战赛，波士顿动力的Atlas机器人在比赛中大放异彩，少有人知道的是指挥Atlas机器人站立、行走，完成8个规定任务的算法就来自于IHMC。
　　IHMC本身是一个跨学科团队，团队成员覆盖机械工程、电气工程、计算机科学、数学、物理学、人机界面设计等领域，研发方向专注于人形机器人四大能力，分别是自主移动、操作能力、智能规划和协作接口。
　　2019年他们和波士顿动力合作推出了更自然的人形机器人步态规划系统，也就在这年，受不了现成机器人硬件限制的IHMC团队宣布自行开发人形机器人。
　　当时他们的决定在业内引起过小的讨论，很多人认为他们已经获得波士顿动力的机器人开发权限，没必要从头再做硬件研发。
　　为此团队的研究负责人罗伯特格里芬当时还专门出面解释了原因，理由总结起来也很简单，现有的硬件限制了软件能力。细说的话主要就是三点：
　　第一，IHMC的软件算法已经达到了当时NASAValkyrie机器人和波士顿动力Atlas的性能极限，他们需要自行研发更好的硬件。
　　第二，市面上没有其他满意的人形机器人硬件产品，当时有人询问他们为什么不选择另一家人形机器人企业AgilityRobot的产品，罗伯特的回答很直接，他认为Agility的机器人是款好产品，但不是好的人形机器人，有可能是他们认为Agility机器人的鸵鸟腿不合心意。
　　第三，他们想要对硬件平台有最大的控制权，不光能够通过程序控制，还要能够根据实际进行定制改进。
　　2。自研机器人Nadia
　　基于以上种种理由，经历10余版调试后，2019年他们推出了自己的人形机器人设计原型Nadia，它的名字源于著名体操运动员纳迪亚科默内奇，寄托了对它未来性能的一些美好愿望。
　　最初的Nadia还算不上机器人，而是由3D打印塑料零件拼接的机械玩具，验证各种动作灵活性和稳定性后，IHMC才正式投入到硬件的研发中。
　　特斯拉公布人形机器人产品前，IHMC早早就发布了Nadia的初代硬件，如果不了解他们各自的研发过程，很多人会以为这两台机器人是一样的。
　　科技前哨的小伙伴做了不少研究，我们判断是他们都采用的相似的解决思路，不过底层技术还是有很大的差异。
　　两者的动力结构就不一样，Nadia并不是完全电动，而是使用了电动和液压执行器的混合结构。
　　精度控制要求比较高的臀部分采用电机驱动，而躯干和腿部则使用了液压驱动，为了最小化液压结构，IHMC与专业机构合作开发了名为IntegratedSmartActuators的部件，这个部件公布时还得到了不少机器人同行的赞赏。
　　IHMC之所以选择了液压原因也很简单，他们认为电机控制灵活但动力不足，无法完成跑跳这类短时间、高爆发的运动。罗伯特在分享中提过，他们最早也希望用电机解决一切，为此做过很多尝试，使用并联弹性驱动、变刚度弹性驱动等等结构，然而只要是电机结构就会遇到功率不够的场景，为此他们最终和波士顿动力一样采用液压驱动方案。
　　通过新的设计，Nadia的功率重量比已经超过了Atlas的早期版本，不过和最新版相比如何就不可知了，毕竟他们已经与波士顿动力结束了合作。
　　3。硬件升级还在进行中
　　有了新的硬件结构设计，结合自制仿真工具和控制堆栈，IHMC让人形机器人的移动能力有了进一步提高，采用了新的臀部结构，Nadia行走不用靠跺脚小步移动，而是像真人一样迈出大步，更为自然、流畅。
　　然而现实并没有一步到位，即便自己开发了机器人硬件，IHMC团队仍然会发现新的问题。
　　比如，液压驱动占据更多空间导致腿部机动结构太少，不够灵活，液压用的软管走线又限制了臀部机构的活动，进而导致机身承重范围受限，承重能力不足。
　　罗伯特在最新的采访中也不得不感叹人形机器人开发太难了。
　　不过这些经验也有它的意义，最明显的一点就是他们已经推出了升级计划，未来会将电池和定制的液压泵放入Nadia的躯干来解决布线的束缚，手臂结构将改为更轻盈的材料，腿部也将做流线型的优化。
　　4。人形机器人的未来
　　当然，硬件只是一个基础，IHMC真正关注的还是如何让机器人能执行更复杂的任务，我们在文章里已经附上了Nadia测试阶段的视频，虽然还处在原型阶段，但行走能力已经有些比较稳定了，未来技术进步潜力有多大，很值得期待。
　　视频加载中。。。
　　不过IHMC团队对人形机器人的未来还是谨慎乐观的，他们也承认人形机器人并不是很多问题的第一解决方案，人形机器人到底有没有市场也不确定，但是人形机器人的技术价值他们非常有信心，因为足够难。
　　还有一个很重要的原因在于，他们对通用智能的实现比较悲观，IHMC团队并不指望真的创造一个能自己行动的机器人，而是希望它能成为类似汽车的下一个控制平台，拥有与人相似的移动能力，能完成人类的常规操作。
　　为此他们特意提供了VR远程操作系统，视频中也展示了通过VR头盔和手柄远程控制Nadia。
　　IHMC团队经历DARPA机器人挑战赛后有个经验，理想情况下我们都希望机器人能自己解决一切问题，然而现实是机器人还是需要人类干预才能完成大部分具体任务。
　　配备上合适的人形机器人操作平台才是短期内最好的解决方案，将人类的认知与机器人结合，这会是很长一段时间机器人最有用的领域。
　　就像汽车让人的智能解决避障和导航，从而实现更快的移动；未来的机器人利用人的智能解决复杂的问题，从而实现更多的精细操作，这也就需要将人类从控制机器人的移动上解放出来，这也是为什么他们把大部分精力放在Nadia的移动能力上的原因。
　　目前Nadia的机械臂还比较简单，未来他们还要持续迭代，让控制者甚至不需要做动作，只需要做具体判断就能操控。
　　那时像灾难响应、危急情况处置类似必须由人类专家完成的事情，都可以通过控制机器人远程实现。
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