漫天飞的视频想必大家都看到了
图 | Altas双臂落地支撑和前空翻
没错，就是美国波士顿动力Atlas双足液压机器人最新进展：完成了一套高难度体操动作。其中核心动作是双臂落地支撑和前空翻，也是让读者热血沸腾的地方。
图 | Altas前空翻
So？很炸吗？从整体难度来看，远不如之前的“后空翻”和“台阶三级跳”，但本次体操动作一定程度上融合了这两个动作的控制特长，即后空翻系列动作的动力学算法和三级跳的连贯性控制。（纯属个人见解，欢迎指正）
图 | Altas后空翻
图 | Atlas台阶三级跳
以下是BD团队的技术介绍：“Atlas uses its whole body — legs, arms, torso — to perform a sequence ofdynamic maneuvers that form a gymnastic routine. We created the maneuvers usingnew techniques that streamline the development process. First, an optimizationalgorithm transforms high-level descriptions of each maneuver intodynamically-feasible reference motions. Then Atlas tracks the motions using amodel predictive controller that smoothly blends from one maneuver to the next.Using this approach, we developed the routine significantly faster thanprevious Atlas routines, with a performance success rate of about 80%.”
图 | Altas前空翻
简单来讲，就是预先设计运动参考（“dynamically-feasiblereference motions”），再基于整机动力学模型（“a model predictive controller”）做动力学前馈控制或动力补偿。小编看来，最难还是建立精确的整机动力学模型。
其实，很早之前已有大量体操机器人的研究，例如日本SANG-HO HYON等学者在2006年发表过多关节体操机器人后空翻的研究（下图）。
图 | SANG-HO HYON团队机器人本体
采用的是参考模型控制方法，包括事先设计体操动作和分别建立不同运动阶段（flight和stance）的动力学模型。下图是后空翻动作解析，跟Atlas的前空翻动作有些类似。
图 | SANG-HO HYON团队机器人空翻动作
该团队在样机上也实现了上图动作
图 | 空翻动作实现过程
最后，给读者推荐几篇体操机器人相关的文献：
[1] Hyon S H, Yokoyama N, Emura T. Back handspringof a multi-link gymnastic robot—Reference model approach[J]. Advanced Robotics,2006, 20(1): 93-113.
[2] Hauser J, Murray R M. Nonlinear controllers fornon-integrable systems: The acrobot example[J]. 1990.
[3] Berkemeier M D, Fearing R S. Tracking fastinverted trajectories of the underactuated acrobot[J]. IEEE Transactions onRobotics and Automation, 1999, 15(4): 740-750.
[4] Miyazaki M, Sampei M, Koga M. Control of themotion of an acrobot approaching a horizontal bar[J]. Advanced Robotics, 2001,15(4): 467-480.