迪士尼挖角波士頓動(dòng)力，耗時(shí)3年打造漫威英雄機(jī)器人，效果堪比CG

夢(mèng)晨 2021-04-26 13:00:52 來源：量子位

曉查 夢(mèng)晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

還記得《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)2》中萌萌的小樹人“格魯特”嗎？

注意了，這可不是漫威新電影的CG畫面，而是迪士尼公司打造的真實(shí)機(jī)器人。

這個(gè)小格魯特走路平穩(wěn)、手臂擺動(dòng)逼真，還能向人眨眼，簡(jiǎn)直和電影里的畫面一模一樣。這個(gè)機(jī)器人的身高76厘米，1:1還原了《銀河護(hù)衛(wèi)隊(duì)》中對(duì)小格魯特的設(shè)定。

外媒TechCrunch主編說，在互動(dòng)的時(shí)候，“完全忘記了它是一個(gè)機(jī)器人”。

迪士尼研究它可不僅僅是炫技，也許你很快就能見到這位可愛的小格魯特了。因?yàn)殚_發(fā)它的初衷，就是為迪士尼樂園設(shè)計(jì)一款能與游客互動(dòng)機(jī)器人。

而且，只要對(duì)外表稍加改造，這款機(jī)器人還能變身《星球大戰(zhàn)》里的尤達(dá)大師，或者是《白雪公主》的七個(gè)小矮人。

為了制造出如此逼真的雙足機(jī)器人，迪士尼技術(shù)團(tuán)隊(duì)啟動(dòng)了一個(gè)名為“Kiwi”的秘密項(xiàng)目，耗時(shí)3年完成，直到最近才被科技媒體TechCrunch揭曉。

2018年，他們制造了小格魯特腿部的原型。

2019年，小格魯特在研究人員的指導(dǎo)下學(xué)會(huì)了走路，在迪士尼的辦公室里引得員工駐足觀看，雖然它偶爾也會(huì)摔倒。

到了2020年，迪士尼給小格魯特穿上外衣，加上面部表情。小格魯特機(jī)器人不僅能夠單足站立，甚至還能揮手跳舞。

至此小格魯特才算基本完成。

小格魯特背后接的線，是調(diào)試時(shí)方便接收現(xiàn)場(chǎng)編程指令用的，非必須。電池續(xù)航可達(dá)45分鐘。

到時(shí)候游客在樂園中看到的，就是一個(gè)獨(dú)立自主行動(dòng)，并能與人互動(dòng)的鮮活形象。

挖來波士頓動(dòng)力員工

看到這里，你是不是想到幾個(gè)月前翩翩起舞的波士頓動(dòng)力機(jī)器人Atlas。

沒錯(cuò)，開發(fā)小格魯特的團(tuán)隊(duì)中有波士頓動(dòng)力前工程師。

2016年，迪士尼挖來了Scott LaValley，就是他為波士頓動(dòng)力開發(fā)了雙足機(jī)器人Atlas的第一個(gè)原型版本。LaValley當(dāng)時(shí)主要負(fù)責(zé)Atlas的腿部系統(tǒng)。

加入迪士尼后，LaValley著手開發(fā)一款自平衡自動(dòng)雙足機(jī)器人。

“Kiwi”項(xiàng)目的目標(biāo)很明確，就是這個(gè)機(jī)器人可以獨(dú)自行走，由電池供電，并能寫入程序與迪士尼樂園里的游客互動(dòng)，做出不同手勢(shì)和表情。

因?yàn)橛羞@么多特殊的高要求，迪士尼只能從頭開發(fā)自己的機(jī)器人技術(shù)。

背后的技術(shù)

首先要解決的是機(jī)器人的骨架。

“小格魯特”需要容納的電機(jī)等關(guān)鍵部件太復(fù)雜，無法通過銑削或鑄造等傳統(tǒng)機(jī)械加工方式制造，只能使用工業(yè)3D打印機(jī)定制金屬部件。

3D打印金屬骨架是空心的，可以允許空氣在內(nèi)部流動(dòng)來冷卻發(fā)熱部件。

其實(shí)現(xiàn)在的小格魯特本身就是一個(gè)散熱裝置：空氣在衣領(lǐng)部位吸入，在嵌入骨架中的風(fēng)扇和排氣管推動(dòng)下流過全身，最終從在褲腳邊流出。

小格魯特的腿部使用反向動(dòng)力學(xué)平衡系統(tǒng)，使動(dòng)作效率更高、速度更快。而且，即使你輕輕推它，或者一只手放在它肩膀上，它也可以很容易地保持靜止不動(dòng)。

為了盡可能縮小機(jī)器人的體積，迪士尼開發(fā)了一種巧妙的齒輪系統(tǒng)，允許不同關(guān)節(jié)之間共享電機(jī)。

接下來是一套特殊的電機(jī)，可以動(dòng)態(tài)改變扭矩和并具有額外傳感能力，以提高穩(wěn)定性，并對(duì)不均勻的地面和環(huán)境做出反應(yīng)。

因?yàn)殡娋€線路往往最容易出故障，為了盡量減少整布線量，迪士尼團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一套柔性電路板，將一整塊電路分成不同部分，嵌入到機(jī)器人的“骨頭”中。

最后，這個(gè)機(jī)器人靠?jī)?nèi)置的電池供電，一次充電可以運(yùn)行45分鐘，迪士尼已經(jīng)在開發(fā)更輕的3D打印骨架，也許今后的續(xù)航時(shí)間能夠更長(zhǎng)。

來自幻想工程

小格魯特所屬的Kiwi項(xiàng)目，來自迪士尼幻想工程部(Walt Disney Imagineering, 簡(jiǎn)稱WDI)。

Imagineering這個(gè)詞來自幻想(Imagine)與工程(Engineering)的結(jié)合，這個(gè)部門專門負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造世界各地的迪士尼樂園。

4年前，迪士尼在西南偏南(SXSW)音樂節(jié)上宣布，要在樂園中推出卡通形象的機(jī)器人。

迪士尼樂園重視這些幻想角色的真實(shí)感和完整性。如保證不讓游客同時(shí)看到兩個(gè)米奇，因?yàn)槭澜缟现挥幸粋€(gè)米奇。

迪士尼還曾規(guī)定穿著道具服扮演這些角色的演員，不能在社交媒體或采訪中透露自己扮演的是哪些角色。

打造自主行動(dòng)的機(jī)器人演員，除了讓這些角色看起來更真實(shí)以外還有個(gè)原因，就是成年人類無法扮演那些小體型角色。

至于從小格魯特開始做起的原因嘛，是互動(dòng)難度較低，畢竟它只有一句臺(tái)詞。

負(fù)責(zé)迪士尼Project Kiwi的項(xiàng)目主管Scott LaValley，之前參與了波士頓動(dòng)力Atlas的前代機(jī)器“Petman”，和六足機(jī)器人“RHex”的研發(fā)，可以說是經(jīng)驗(yàn)豐富。

不過迪士尼機(jī)器演員，不需要像Atlas那樣掌握高難度的翻滾等動(dòng)作。

在基礎(chǔ)的平穩(wěn)移動(dòng)之外，更需要與游客，特別是小孩子互動(dòng)的能力。

為此迪士尼與機(jī)器人表情上全球領(lǐng)先的公司Hanson Robotics合作，

△阿凡達(dá)中的納美族薩滿

第一個(gè)被授予人類公民身份的機(jī)器人索菲婭就出自這個(gè)公司。

迪士尼在把幻想角色通過機(jī)器人帶到現(xiàn)實(shí)世界方面還做過很多其他努力。

比如這個(gè)特技表演機(jī)器人，就可以出演蜘蛛俠，在空中翻滾。

在機(jī)器人與游客交互方面也做出了一些探索，2017年就在迪士尼星球大戰(zhàn)主題樂園Galaxy’s Edge中測(cè)試過機(jī)器人“Jake”的表現(xiàn)。

此外迪士尼還推出過星球大戰(zhàn)中BB-8機(jī)器人的玩具，雖然已經(jīng)停產(chǎn)，但現(xiàn)在還能買到。

幻想工程部表示，離小格魯特正式出現(xiàn)在園區(qū)還需要一段時(shí)間，需要進(jìn)一步完善與人類互動(dòng)的部分以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。

比如突然有小孩子沖過來擁抱小格魯特，機(jī)器人怎樣維持不倒地，同時(shí)還不能對(duì)孩子造成傷害。

小格魯特完整視頻演示：

https://www.youtube.com/watch?v=EdDJ77uDwWQ

參考鏈接：
[1]
https://techcrunch.com/2021/04/23/disney-imagineerings-project-kiwi-is-free-walking-robot-that-will-make-you-believe-in-groot/
[2]
https://www.youtube.com/watch?v=SjMJRY2YPXY
[3]
https://www.youtube.com/watch?v=UEBndVLPzTY
[4]
https://www.youtube.com/watch?v=CWDLYqdLYGg