關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。 透過購買訂閱，您將有助於確保關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。
在未來三年內，美國軍方將測試派遣四足機器人進入野外作為可靠的馱騾，為部隊運送物資的可行性。如果波士頓動力公司的腿式班組支援系統 (LS3) 的測試順利進行，那麼公司創始人馬克·雷伯特將從他在 20 世紀 80 年代首創的單腿跳躍機器人取得長足的進步。
實際上，雷伯特已經取得了長足的進步，美國國防高階研究計劃局的 (DARPA) 戰術技術辦公室和美國海軍陸戰隊上週授予他的公司一份為期 30 個月、價值 3200 萬美元的合同，以交付 LS3 原型機。這將是實現軍方對自主、腿式機器人的呼籲的第一步，該機器人能夠攜帶高達 181 公斤的物資，並且在不加油的情況下至少行駛 32 公里。
軍方已經使用無人駕駛飛行器進行偵察或攻擊敵方目標，並且 DARPA 近年來贊助了幾項競賽，以確定開發自主地面運輸的可行性。然而，由於需要在輪式或履帶式機器人無法透過的崎嶇地形上行進，自動化技術一直很難引入步兵部隊。
LS3 是雷伯特開發的一系列腿式機器人中的最新一款，他於 1980 年在匹茲堡的卡內基梅隆大學創立了一個名為 腿實驗室 的機器人工作室。在 1986 年成為麻省理工學院的電氣工程和計算機科學教授後，雷伯特將腿實驗室搬到了麻省理工學院。 他說，該實驗室在他擔任主任期間（直到 1995 年）做了很好的工作，“但我們總覺得我們是在把罐子踢到街上，在科學上取得進展，但沒有考慮一個可以在現實世界中執行的系統。”
雷伯特於 1992 年創立的波士頓動力公司在 2003 年取得了一項突破，當時 DARPA 開始資助開發 BigDog，這是一種 75 公斤的機械工作馬，也是 LS3 的前身。BigDog 沒有使用攝像頭或雷射感測器來確定其位置。相反，它先邁出一步，然後對地形做出反應，快速確定其在任何給定時間的位置，並將其與期望的位置進行比較，立即根據這兩者之間的差異采取糾正措施。
但是 BigDog 並不是一蹴而就的成功。“在最初的一年左右，它很笨拙，我告訴你，”雷伯特說。讓機器人的腿（每條腿都有四個關節）以同步的方式移動——更不用說動態調整以適應冰等光滑表面——被證明具有挑戰性。然而，隨著時間的推移，四足機器人的耐力和體力得到了提高——其平衡和控制軟體也得到了改進——以至於它可以在現實世界中進行機動。“大約在三年前，當我們看到隧道盡頭的曙光時，BigDog 達到了一個臨界點，”他說。
藉助 BigDog，波士頓動力公司向 DARPA 展示了腿式機器人的可行性，這對於它在沙子、岩石、泥漿和雪地等條件下行進的潛力非常重要，這些條件會使輪式或履帶式機器人擱淺。該公司在弗吉尼亞州匡蒂科海軍陸戰隊基地測試了其技術，結果表明，BigDog 可以在困難的徒步小徑上攜帶大約自身一半的重量，並且可以在平坦的地面上攜帶自身 1.5 倍的重量。測試還表明，它可以無需駕駛員即可操作，使用車載計算機視覺系統跟隨佩戴特殊背心的領導者（這與一隻真正的狗跟在主人身後沒什麼兩樣），並且可以使用全球定位系統自主行進到地圖上指定的位置（在不平坦的地形上行駛時糾正平衡）。BigDog 在需要加油之前可以行進 19 公里。
LS3——最終可能類似於 《星球大戰》電影中的帝國步行機，儘管規模較小——本質上是“打了興奮劑的 BigDog”，雷伯特說。LS3 將透過其在無需預設座標或士兵穿特殊服裝的情況下自主行駛的能力而勝過其前身。雷伯特說，新的四足機器人將在“系統和自主操作方面具有更高的成熟度”。“挑戰在於使它適合特定尺寸。” DARPA 的一項規範是，LS3 在完全負載時重量不得超過 570 公斤。
儘管 LS3 的推進系統仍在設計中，但 BigDog 使用兩衝程卡丁車汽油內燃機驅動液壓泵。雷伯特說，BigDog 的發動機功率為 18 馬力，而他希望 LS3 的動力裝置至少為 40 馬力。LS3 的執行噪音還必須不高於 70 分貝，比 BigDog 安靜得多。（波士頓動力公司在 2008 年釋出的這段 BigDog 影片 展示了 BigDog 在移動時的噪音有多大，這至少部分歸因於它的發動機。）
該專案的前 30 個月構成第一階段，在第一階段結束時，波士頓動力公司必須交付兩個 LS3 原型機，它們可以在相對平坦的表面上攜帶所需的重量（181 公斤）行駛所需的距離（至少 32 公里）。LS3 還必須能夠以每小時高達 16 公里的速度行駛，並至少配備其自主執行所需系統的基本版本。
波士頓動力公司已聘請國防承包商 AAI Corp.、飛機制造商 貝爾直升機、卡內基梅隆大學的 國家機器人工程中心、美國宇航局的 噴氣推進實驗室 和運動控制系統供應商 伍德沃德 HRT 的工程師和科學家來開發 LS3 的液壓、推進和制導系統。儘管 噴氣推進實驗室此前曾與波士頓動力公司合作開發 BigDog 的視覺制導系統，但這是該公司首次在牆外合作開發其機器人。