河套IT TALK 49：（原創(chuàng)）掰開(kāi)了揉碎了聊聊機(jī)器狗Spot

關(guān)聯(lián)回顧

（原創(chuàng)）全圖說(shuō)機(jī)器人的發(fā)展歷史

（原創(chuàng)）全圖說(shuō)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展歷史

（原創(chuàng)）全圖說(shuō)機(jī)器人倫理的發(fā)展歷史

（原創(chuàng)）波士頓動(dòng)力的Atlas最近又亮瞎了雙眼

機(jī)器人專家先給你配上第三只手

在波士頓動(dòng)力目前產(chǎn)品銷售目錄上，就兩款產(chǎn)品。你沒(méi)聽(tīng)錯(cuò)，就兩款產(chǎn)品：一款是一個(gè)相貌平平?jīng)]腿沒(méi)腳，依賴輪子在平坦地面滑行，并且只通過(guò)一個(gè)機(jī)器單臂移動(dòng)貨物的倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人Stretch。還有一款就是Spot，也就是我們熟知的機(jī)器狗。Stretch是迄今為止，最不波士頓動(dòng)力的機(jī)器人了，因?yàn)椴ㄊ款D動(dòng)力公司擅長(zhǎng)的可是雙足和四足擬態(tài)機(jī)器人??！我們今天把焦點(diǎn)移到另外一款商用機(jī)器人Spot身上，好好聊聊這款經(jīng)常給我們玩花活兒的明星機(jī)器狗。

2022年，Spot算是給波士頓動(dòng)力交上一份馬馬虎虎的商業(yè)答卷，在35個(gè)國(guó)家地區(qū)賣出了超過(guò)1000 臺(tái)，這是從2020年6月份賣出第一臺(tái)Spot以來(lái)的一個(gè)巨大的飛躍。

在2022年這一年中，Spot 累計(jì)完成：

• 步行了14,500 公里，相當(dāng)于從波士頓動(dòng)力的總部步行到南極。

• 完成了數(shù)千次任務(wù)。

• 覆蓋大約545 公里。

• 現(xiàn)場(chǎng)檢查了工廠、發(fā)電設(shè)施、建筑工地等超過(guò)130,000 項(xiàng)工業(yè)資產(chǎn)。

• Spot的手臂撿起10,000 個(gè)物體并打開(kāi)了7,000 多扇門。

波士頓動(dòng)力，成立于1992年，聽(tīng)起來(lái)有些不可思議，Spot既然是波士頓動(dòng)力銷售的第一款商用機(jī)器人。如果以一家商業(yè)機(jī)器人公司的維度來(lái)衡量波士頓動(dòng)力的話，這家公司成立28年后，才賣出第一臺(tái)商業(yè)機(jī)器人，算是極度不及格的那種。成績(jī)確實(shí)有些難堪，何況，至今為止，波士頓動(dòng)力仍是一個(gè)無(wú)比燒錢的公司，自行運(yùn)作上完全達(dá)不到收支平衡。

不過(guò)話題還是收回來(lái)，來(lái)聊Spot吧。

Spot其實(shí)轉(zhuǎn)商用也是一種無(wú)奈之舉。如果我說(shuō)Spot一開(kāi)始并不是為商用考慮的，你相信嗎？

故事還要從波士頓動(dòng)力成名的四足軍用機(jī)器人大狗BigDog說(shuō)起，大狗項(xiàng)目最早創(chuàng)建于2005年，由國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）資助。項(xiàng)目初衷定位為機(jī)器人騾子，能夠在傳統(tǒng)車輛無(wú)法通行的崎嶇地形中幫助托運(yùn)軍備物資。單純從運(yùn)動(dòng)性能來(lái)看，這個(gè)重達(dá)110公斤，載重180公斤的機(jī)器騾子在復(fù)雜地形表現(xiàn)不俗。BigDog被稱為“世界上最雄心勃勃的腿式機(jī)器人”不是沒(méi)有原因的：它的設(shè)計(jì)指標(biāo)就是即便負(fù)重180公斤，也能以每小時(shí) 6.4 公里/小時(shí)的移動(dòng)速度，穿梭崎嶇不平、上下坡度高達(dá)35度的復(fù)雜路況環(huán)境。很遺憾，它的硬傷也同樣明顯：汽油動(dòng)力，噪音太大了，簡(jiǎn)直就是移動(dòng)靶子。

后來(lái)應(yīng)DARPA要求，在2010年，波士頓動(dòng)力又啟動(dòng)了另外一個(gè)項(xiàng)目小狗（LittleDog），與BigDog不同，LittleDog通過(guò)安靜得多的鋰電池供電可以運(yùn)行30分鐘，令人遺憾的是，這個(gè)項(xiàng)目又走向了另外一個(gè)極端，就是負(fù)重僅能攜帶18公斤。

思來(lái)想去，DARPA最后還是終止了這兩個(gè)項(xiàng)目。但是這兩個(gè)項(xiàng)目著實(shí)為后來(lái)的Spot開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2016年，波士頓動(dòng)力推出了Spot。出彩的ID外觀，優(yōu)雅的步態(tài)，還有那個(gè)玩得出神入化的機(jī)械臂，讓這款機(jī)器人很快成為波士頓動(dòng)力公司的網(wǎng)紅No 1。2018年5月11日，在思考再三之后，首席執(zhí)行官光頭大叔馬克·雷伯特（Marc Raibert）在 TechCrunch 機(jī)器人會(huì)議 2018 上終于高調(diào)宣布，Spot 機(jī)器人已經(jīng)在進(jìn)行規(guī)?；A(yù)生產(chǎn)了，并準(zhǔn)備在 2019 年投入商業(yè)使用。

到了2019年，波士頓動(dòng)力又執(zhí)拗猶豫了一年他們的商業(yè)模式到底是出租還是出售。

最終，2020年6月16日，這款明星產(chǎn)品才開(kāi)始公開(kāi)在網(wǎng)上銷售。Spot Mini的售價(jià)是74500美金，至今未變。

通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)約的歷史回顧，不難發(fā)現(xiàn)，馬克·雷伯特毫無(wú)疑問(wèn)是個(gè)出色的科學(xué)家和工程師，但確實(shí)也是個(gè)糟糕的產(chǎn)品經(jīng)理和銷售。

Spot 機(jī)器人凈重32.5千克，最大負(fù)載14公斤，長(zhǎng)110厘米，寬50厘米，站立身高84厘米。

Spot有4條腿，每條腿的髖關(guān)節(jié)和膝蓋位置都有促動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)每條腿3個(gè)自由度（全身12個(gè)自由度）的運(yùn)動(dòng)：

• 髖關(guān)節(jié) X 軸 (HX)：與垂直方向成 +/- 45 度（與垂直方向成 45 度內(nèi)旋和外旋）

• 髖關(guān)節(jié) Y 軸 (HY)：+/- 91 度，偏離垂直方向 50 度（屈曲/伸展）

• 膝蓋：+/- 14-160 度（彎曲/伸展范圍從 14 到 160 度）

• 最快行進(jìn)速度每秒1.6米。滿電池典型運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以達(dá)到90分鐘，待機(jī)180分鐘。

如果只是一臺(tái)Spot Mini，能做的事情是非常有限的，大部分銷售場(chǎng)景里，Spot都需要配備額外的負(fù)載設(shè)備。

最大負(fù)載14公斤，給Spot帶來(lái)了靈活的負(fù)載空間，也可以稱為一個(gè)擴(kuò)展性很強(qiáng)的機(jī)器狗。

機(jī)械臂Sport Arm

最經(jīng)典的一個(gè)負(fù)載設(shè)備就是Spot Arm，一個(gè)有6個(gè)自由度的8公斤手臂。手臂末端配備夾持器。這只手臂可以干一些基本的體力勞動(dòng)，比如：抓取、提起、攜帶、放置、旋轉(zhuǎn)和拖拽。具體場(chǎng)景比如它可以開(kāi)門或者拿起4公斤以內(nèi)的物品，或者在地毯上拖動(dòng)25公斤的東西。手臂完全伸展可以達(dá)到984毫米。手臂的速度可以達(dá)到每秒10米。夾持器的末端還配備一臺(tái)4K的FOV廣角相機(jī)和一個(gè)LED照明裝置。

這個(gè)機(jī)械臂，有人喜歡，也有人覺(jué)得恐怖。在2018年2月份波士頓動(dòng)力官方油管頻道上一個(gè)工作人員測(cè)試想辦法阻止帶著機(jī)器臂的Spot開(kāi)門的視頻，讓很多觀眾覺(jué)得毛骨悚然。這種永不放棄的倔勁兒，再配備了一個(gè)大鉗子，多少讓人有些擔(dān)心。

在Spot的說(shuō)明書里，明確寫著：建議機(jī)器人處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，請(qǐng)勿觸摸手臂或者夾持器，遠(yuǎn)離機(jī)器人，保持至少3米的安全距離。

彩色攝像機(jī)Spot CAM+

除了手臂，負(fù)載配件也可以用來(lái)提升Spot的環(huán)境感知能力。別忘了，它的基礎(chǔ)攝像頭只是黑白的。Spot CAM+使用360° 視野的彩色環(huán)形攝像機(jī)和具有 30 倍光學(xué)變焦的云臺(tái)變焦 (PTZ) 彩色攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的目視檢查。而且Spot CAM+還集成了喇叭和麥克風(fēng)，可以用來(lái)和現(xiàn)場(chǎng)的人員對(duì)話。同時(shí)有四對(duì)LED燈以確保黑暗環(huán)境下有足夠的流明。

當(dāng)然，很多時(shí)候光靠可見(jiàn)光相機(jī)，還是達(dá)不到要求，夜間工作場(chǎng)景，或者光線昏暗的一些極端環(huán)境，需要有熱源檢測(cè)的紅外探測(cè)能力。Spot還支持Spot CAM+IR，也就是在Spot CAM+上再疊加一個(gè)集成輻射測(cè)量熱像儀。

計(jì)算模塊Spot Core

如果對(duì)Spot還有進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算需求，也就是能高效處理和分析其機(jī)載傳感器的數(shù)據(jù)，還可以給Spot加上一個(gè)外部計(jì)算機(jī)Spot Core。內(nèi)置一個(gè)6核的Nvidia Carmel ARM CPU，一個(gè)384核Nvidia Volta GPU（其中傳感器48核），16GB的內(nèi)存以及512G的額外存儲(chǔ)。同時(shí)還安裝了5G/LTE無(wú)線模塊，Spot可以把計(jì)算的結(jié)果快速傳遞給遠(yuǎn)程的工作人員。

深度雷達(dá)感知EAP 2

如果現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境很廣闊，基礎(chǔ)配置里面的4米以內(nèi)感知就不夠了，為了進(jìn)一步提升Spot的自治能力，包括深度和準(zhǔn)確性，可以在Spot Core上再疊加EAP 2自主導(dǎo)航激光雷達(dá)提供高達(dá)100米的感應(yīng)范圍和地圖繪制能力，以便做到更好地自主路線導(dǎo)航。

豐富的API定制

Spot還有一項(xiàng)定制能力，就是提供了豐富的API。自 2020 年 1 月 23 日起，任何人都可以通過(guò)GitHub獲得 Spot 的 SDK 。它將允許程序員用Python為 Spot 開(kāi)發(fā)自定義應(yīng)用程序，以執(zhí)行可用于不同行業(yè)的各種操作。

https://github.com/boston-dynamics/spot-sdk

在Github上，開(kāi)發(fā)者可以找到介紹Spot的概念文檔，Python客戶端庫(kù)，額外的有效負(fù)載配件的開(kāi)發(fā)文檔，Spot API的協(xié)議定義和各種SDK代碼庫(kù)。迄今為止，Spot已經(jīng)升級(jí)到了3.2.2版本。

了解完Spot的技術(shù)配置，讓我們?cè)倏匆幌拢降锥加迷诹耸裁磮?chǎng)景呢？

第一次商業(yè)化嘗試灰頭土臉，草草收?qǐng)?/strong>