一路闯关 “网红”机器人翻个“筋斗”有多难？

从一个平台跳跃到另一个平台，再来一个后空翻！日前，一段人形机器人完美玩转后空翻的视频在互联网上流传开来，使人形机器人“阿特拉斯”（Atlas）一举成为“网红”。以希腊神话中力大无穷、双肩支撑苍天的擎天神来命名，“阿特拉斯”果然不负众望，以钢筋铁骨之躯实现了漂亮的后空翻，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、轮式、履带式、双足及多足等不同“种群”。以双足和多足为主要特征的腿足机器人对恶劣地形环境适应能力更强、研制难度更高，代表着机器人研究领域的技术巅峰。长期以来，各军事大国都对腿足机器人研究表现出强烈兴趣。开展“阿特拉斯”等腿足机器人研究，背后就是军事应用的巨大需求牵引。

这个“后空翻”不简单

翻个筋斗到底有多难

不就是机器人翻个“筋斗”，这还能有多难？不过，后空翻毕竟是个难度极高的动作，常人不易做到，就是体操运动员也要训练多时才能完成。

此次进军“体操”界的机器人“阿特拉斯”，本身就是个“膘肥体壮”的大型双足机器人，除在移动过程中要保持平衡外，还需要用双腿来平衡体积庞大的上半身。为完成“后空翻”这个看似不可能完成的任务，“阿特拉斯”从起跳、空翻到平稳着地，整个过程需要手、脚、腰同时运动。它的“大脑”必须通过数学公式预先精确计算好各个部位的运动线路、方向和角度，然后机械地控制起、转和落地。

万事开头难。就起跳而言，“阿特拉斯”需要提前对整个过程进行精确规划。更重要的是，“阿特拉斯”要有强劲有力的双腿，如果力量不够大，就不能给翻转留出足够的时间，更谈不上后续的动态调整。“阿特拉斯”目前已经配备了内置驱动电池，通过有效的电量管理，可在瞬间爆发出惊人的巨大能量。

其实，空中翻转过程才是真正“见功夫”的动作。“阿特拉斯”是一个多自由度、多刚体的机器人系统，姿态的精准控制异常复杂，需要机器人体内各类姿态传感器实时回传状态参数。通过汇聚来自“身体”各个部位的姿态信息，它的“运动中枢”才能根据算法进行控制决策，不断优化各个部位的参数指标。在空中的“阿特拉斯”处于抛物线运动状态，必须通过随时改变姿态在落地前找准“亮相”的最佳姿势。

即便一路“闯关”，“阿特拉斯”要想“平安着陆”也远没有想象的那么简单。落地过程中需要应对冲击处理和保持平衡，无论是何种接触面，“阿特拉斯”在与地面接触的瞬间都将受到巨大的接触撞击。此时要利用液压伺服控制系统，来有效减轻瞬间冲击力。“阿特拉斯”的脚部也会安装多维力传感器，对脚的受力状态进行辅助控制。同时，落地一瞬间“阿特拉斯”的“关节”位置上移或下移一点，都有可能导致重心不稳而摔倒，这对精准控制提出了更高要求。