研究「人形機器人」就是為了造 T-800 嗎？我們還是通過 ASIMO 和 Atlas 認識「人形機器人」吧

為什麼有的人執著於研究「人形機器人」？

在公眾眼中，「人形機器人」的概念跟終結者、高達、變形金剛一樣屬於科幻的範疇。但 2015 年的 DARPA 機器人大賽讓世人認清了「人形機器人」的真正面貌，代表人類最頂尖的機器人技術的 22 台機器人用顫顫巍巍的行動執行著人類眼中再簡單不過的操作，但最終只有兩台機器人完成了全部的比賽內容，在比賽的過程中，機器人發生摔倒、重啟、漏油等故障也是常有的事。

幾個月後，波士頓動力發布最新的 Atlas 人形機器人演示視頻，在視頻中 Atlas 可以「穩健」地在複雜地形上行走，並且可以實現簡單的搬運、開門、跌倒爬起等動作。似乎 Atlas 將「人形機器人」的概念與現實的距離稍稍拉近了一點，但讓人大跌眼鏡的是，谷歌還是決定出售波士頓動力，因為該公司研發的機器人產品太過「理想主義」，離實際應用有距離，沒有短期變現的能力，畢竟理想不能當飯吃。

Atlas 能適應複雜地形

不過世上不乏樂意為情懷買單的人，在谷歌做了甩手掌柜之後，日本豐田欣欣然地做了理想的接盤俠，收購了波士頓動力。

日本人對機器人的研究似乎有著與生俱來的執著，日本的機器人研究史基本上等同於「人形機器人」的發展史。自 1967 年起，日本早稻田大學「仿人機器人之父」加藤一郎教授研發出橡膠人造肌肉機器人之後，日本人就在仿人機器人領域孤獨地前行了半個世紀，而本田於 2013 年推出的雙足行走類人機器人 ASIMO 則代表著「人形機器人」的最高成就。

最新版的 ASIMO 除了可以行走和模擬人類各種肢體動作外，還能預先設定動作，根據人類的聲音、手勢來執行相應的動作，此外，ASIMO 具備了基本的辨識與記憶能力。最讓人印象深刻的是，ASIMO 有一雙靈巧的手，可以擰開杯蓋，將杯中的液體倒入另外的容器中。與 Atlas 相比，ASIMO 更加全能。

正在擰瓶蓋的 ASIMO

但對於雙足機器人來說，相比於圖像、語音、手勢識別，機器人兩隻腳的運動以及平衡控制才是最難攻克的技術壁壘。美國科幻作家阿西莫夫在五十年前就有過預言：兩足運動的「不平衡控制」是機器人研究真正的挑戰。

ASIMO 機器人採用的是比較通用的 ZMP（Zero Moment Point） 步態演算法。ZMP 依據的思想是，使機器人與地面保持靜止，在此條件下，只要在支撐多邊形內，機器人就是瞬時平衡的，如果整個運動周期都是瞬時平衡的，那麼機器人就能達到長期平衡。從釋出的宣傳視頻能看出，ASIMO 的步態相當「穩健」，行進速度可達普通人慢走的水平。

Atlas 行走的姿態比 ASIMO 難看，根據專家分析，Atlas 採用步態演算法是 Capturability步態，外界對此演算法知之甚少。不過它和 ZMP 方法完全不同，Capturability 的思想是不停地快速踏步，選擇合適的落腳點，保證機器人的平衡。在複雜路面上行走時，Atlas 可以保持身體平衡不摔倒，再行進路上碰到障礙物時，受阻擋的步態會自動在下一步更新，規划下一步的落腳點，避開障礙物。雖說 ASIMO 機器人比 Atlas 更加全能，但在運動和平衡的控制上，Atlas 無出其右。

ASIMO 與 Atlas 在功能設計上有不小的差異，主要是因為這兩款機器人應用場景的不同。

日本機器人團隊研發的機器人更側重於民用，傾向於讓機器人擁有人類的外形，比如東芝的美女機器人 Ms.Aiko Chihira，仿人機器人專家的石黑浩的雙胞胎機器人 Geminoid HI-1。雖然這些超擬人的機器人會引發恐怖谷效應，但在醫療康復、陪伴、服務等領域，「人形」是最舒適最自然的人機交互形態。ASIMO 機器人的外表不會設計得像 Atlas 那樣硬核，而是設計得相當友善，通過這種擬人的設計方式拉近機器人與用戶的距離，減少隔離感。要是服務機器人長得跟《終結者》T-600 一個樣子，誰能受得了呢？

石黑浩和他的雙胞胎機器人 Geminoid HI-1

但是 Atlas 不一樣，它從出生起就烙上了軍工的印跡。Atlas 的原型是 PETMAN 機器人，PETMAN 全稱為 Protection Ensemble Test Mannequin，翻譯成中文就是保護服裝測試假人，目的是用於測試防護服在危險環境下的防護作用。包括 Atlas，波士頓動力公司的其他機器人產品，例如大狗 Big Dog，設計的目的是用來在戰場中搬運物資，Atlas 強在運動控制，主要也是為了適應戰場上複雜多變的環境。另外，和 ASIMO 不一樣的是，Atlas 用液壓系統代替電機，這就意味著 Atlas 有更加強勁的動力來搬運更重的物體。

工程學的目標是設計對人類有用的東西，無論是 Atlas 還是 ASIMO，其設計者們不是執著於「人形」，而是執著於機器人可以幫助人類完成的事情。若人類要創造一件在一定程度或者完全替代自己完成工作的工具，那麼該工具最適工程原型就是人類本身。

人類的生活環境是為了迎合人類的行為模式建造的。台階之所以設計成現在這種形狀，是因為這樣的形狀適合人類雙足行走，像馬這種四足動物上下台階就要費很大的勁。同理，對於採用傳統輪式、履帶式、多足機器人來講，很難完成上台階、爬梯子等動作，但雙足人形機器人可以很輕鬆地完成，同時也能很好地實現全地形行走。當然，這也要相關運動控制技術發展到足夠的高度才能實現。另外，足夠高級的人形機器人可以十分容易地操控人類的工具，比如駕駛汽車、飛機、輪船，同時能夠替代人類在危險區域執行任務，比如救災搶險。

1967 年加藤一郎研發的橡膠人造肌肉機器人

日本早稻田大學機器人專家高西淳夫教授說：「 『人形機器人』發展至今已經有半個世紀，但尚未在真正意義上應用於社會，所以在進行雙足行走機器人研究之餘，還要傾注精力在真正有助於社會的技術開發工作上。」其實，「人形機器人」的部分研究成果已經在各個領域有所應用，高西淳夫教授就曾利用相關技術，與東京一家醫療設備公司共同開發醫療產品。

所以，從「人」的角度來看，人形機器人的未來有巨大的應用潛力。

在探討「人形機器人」時，很容易陷入倫理和道德的怪圈，歐美深受基督教「造人非上帝不能為之」觀念的影響，對擬人的自動機器從根本上還存在著抵觸情緒。高西淳夫也曾用日本人特有的中二言論將其提升到哲學高度：「人形機器人研究的最大問題是『宿命』，在於人的存在，如此偉大的人類是我們追求的目標，越想讓機器人接近人類，就越是痛感永無止境，令人慾罷不能。」

這種玄而又玄的討論是很難得出什麼具體的結論，不過，能夠為吃瓜群眾們了解的是，如果能再現人類的機能和運動，那麼從機器人工學的角度來看，就已經弄清楚了人類本身。（本文作者：雙雙）

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