波士顿动力Atlas机器人技术细节分析

作为时代最强，没有之一的双足机器人，只要对外公布Demo，绝对燃爆朋友圈，当然，这也符合波士顿动力公司对它的期待——Building the World’s Most Dynamic Humanoid Robot （打造世界最强动态性能的人形机器人）。

Atlas身高1.5米，体重80kg，速度1.5m/s，依靠28个液压执行器实现各种高难度运动。根据专利和视频推断，足部踝关节由两个直线执行器并联驱动，髋关节和手臂多是伺服摆动缸。至于具体的结构形式，不确定是叶片式，还是专利提到的柱塞式。髋关节处的多运动输出很是令人神往。

Atlas 360度全景图

从图片可以推断，Atlas和BigDog-06版的腿部结构相似，采用的同样的原理，控制方法也类似。后来不断迭代，研制出高2m，重200kg的过渡版，质量过重限制了它的运动能力，在拓扑优化和增材制造等技术的加持下，实现了60%的减重和外观设计，如上右图所示。

Atlas进化史

按照PPT中对HPU的参数标注：~5kW/5Kg，结合对市场上高功率密度电机的了解，推断是永磁同步电机+高速泵，或者无刷电机+泵（Spot服役的海军实验室一直在研究无刷电机驱动泵来实现降噪）。猜测和奔驰车上的主动控制单元RAPA电动泵的设计思路有相通之处。

RAPA电动泵由内齿轮液压泵、永磁同步电机和48V控制设备组成，通过一体化设计，并集成电路控制板等设备实现紧凑的布局。轴向尺寸减小，重量降低，可靠性提高。

各组件的优化效果

RAPA电动泵单元

效率一直是足式机器人关注的问题，效率高对原动机的指标要求就可以降低，从而达到轻量化的效果。波士顿动力使用了自己研发的Direct Drive Valve，和MOOG公司的双喷嘴挡板式阀，能耗减少25%，极低的泄漏和更快的响应时间，可能这就是偌大的机器人的驱动功率只需要5kW的答案。

DDV阀的性能特点

PPT中提到的机器人制造过程中的挑战，主要集中在加工零件价格昂贵、机器人专用的元件少和清洁度、安全性等方面。

机器人制造的挑战

目前，Atlas已经可以熟练的完成垂直起跳、跨越障碍、后空翻，甚至和Spotmini一起舞蹈，并逐步开启手脚都参与的跑酷功能。但和人类相关的还是要有交互，帮助人类完成一定的任务。

Atlas垂直起跳

Atlas跨越障碍

当前的技术水平下，机器人可以实现娱乐、复杂环境的检测、开关门等简单任务，但人类对机器人的功能想象是无止境的，自然希望能够实现搬运、建设、照顾老人等任务，参见下图。

机器人能力和操作应用