快看！這個機器人穿著人類的鞋子在走路

人類穿鞋子是為了保護腳，為什么這個機器人也要穿鞋子？

近日，美國喬治亞理工學院的研究員向人們公布了他們的機器人成果。在不到一分鐘的視頻中，我們可以看見一個機器人正四平八穩地在履帶上行走，而奇特的是，這個機器人的腳上竟然穿著一雙人類的運動鞋，并且步態也與人類的走路姿態極其相似。

該機器人叫做DURUS，而這已經不是它第一次亮相了。早在去年的DARPA（美國國防部先進研究項目局）機器人挑戰賽（DRC）決賽上，DURUS僅靠一塊電池緩慢而平穩地走了兩公里，雖然耗時超過兩個半小時，但通過硬件軟件，特別是步態控制（gait control）的創新結合，DURUS行走效率明顯高于其調機器人。而這對于機器人移動方面是非常具有意義的。

當時在DRC 決賽上，當問及DURUS接下來將要添加怎樣的新能力時，先進機械二足試驗機器人實驗室（AMBER）負責人Aaron Ames表示，下一步打算讓DURUS擁有更自然的足部行為，包括像人類一樣的腳后跟和腳尖的連接方式。而現在，他們幾乎已經成功了。

目前，絕大部分類人機器人，即使像ATLAS、ASIMO、HUBO 和 HRP 這種高端型的，走路依靠的都是又大又平的腳掌，通過與地面的大面積接觸提供最大化的穩定性，并且為了讓重心盡可能地位于它們巨大的腳掌之上，以防翻倒，因而在站立上也采用了非常機器人化的半蹲姿勢。開創性的是，DURUS的腳部設計的和人類腳部形狀相同，足部拱起還有腳跟，因此能更加自然地行走。

對于這個亮點的設計，Ames 說：“人類走路最關鍵的特點就是每走一步足部的轉動方式；即腳尖先推進，然后腳后跟著地。”將這樣的足部轉動方式運用到機器人的移動上，哪怕是坑坑洼洼的道路條件下，相信DURUS也是可以正常移動，并且也有助于重心的保持。

此外，DURUS在設計上還有一個亮點，就是將開發建立在一個廣義的數學框架上，擺脫任何約束條件和假設。在此基礎上，研發人員就可以簡單的把自己的要求加到這個框架上，比如說加入人類的走路步態，然后機器人就可以把它實現，從而擁有了更靈活、看起來也更自然的步態，也就大大提高了機器人的速度和效率。

針對這個數學框架，Ames 解釋說：“在很多方面，這些結果都是我們在 DRC 公布的技術的自然延伸。數學框架還是一樣的，但是我們給他擴展出了更先進的行為。而且我們也有了對如何穩定這種更靈活和復雜步態的更多理解（數學上和實踐上的都有）；比如，現在的走路速度是在 DRC 上展示時的兩倍，這要求所有方面都達到更高的水平。但說到底，我們用的是同樣的數學框架，這個事實說明了這種方法的可擴展性。”

DURUS在有束縛狀態下奔跑

雖然DURUS在移動上已經走出了很大的一步，但對于AMBER實驗室來說，這還只是開始。目前，AMBER實驗室得到了美國國家科學基金會（National Science Foundation）的國家機器人基金的贊助，而在接下來的日子里，研發人員計劃讓DURUS學習更先進的行為，比如無束縛的情況下進行奔跑之類的。

在此之前，為了這項計劃的實施，他們必須先應付未知的起伏不平的地形、階梯、以及其它復雜的狀況，而這其中的關鍵就在于實驗室當前正在開發的統一的控制和設計框架。

如果這項計劃成功的話，那將不僅僅是類人機器人發展史上的一個里程碑，還將在醫療行業引起軒然大波。在統一的控制和設計框架的基礎上，硬件不同的機器人都可以加以控制。只要將用在DURUS身上的技術移植到假肢及外骨骼上，就可以讓人類擁有高效且自然的運動能力。

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