Valkyrie机器人如何突破DARPA技术瓶颈？

99ANYc3cd6 机器人 2025-11-29 15

什么是Valkyrie？

Valkyrie，官方全称ATLAS的后继项目，是一款由DARPA资助、NASA约翰逊航天中心主导研发的大型人形机器人。

（图片来源网络，侵删）

名字来源：Valkyrie（女武神）是北欧神话中奥丁神的侍女，负责引导英勇战死的灵魂进入英灵殿，这个名字寄托了机器人能够执行危险、复杂任务的期望。
核心目标：开发一种能够进入人类无法或不愿进入的危险环境中（如核事故、灾难救援、太空探索等）,执行复杂任务的通用机器人平台。
外形特征：身高约1.98米，体重约125公斤，拥有与人类相似的躯干、双臂、双足和头部，其标志性特点是模块化设计和酷炫的白色外观，身上布满了传感器、线缆和执行器,极具科技感。

DARPA是Valkyrie项目的“总导演”和“主要资助者”，它并不直接制造机器人,而是通过其独特的项目模式推动技术的突破：

设定宏伟目标：DARPA定义了项目的技术指标和最终目标，即创造一个能够自主或在少量监督下完成复杂任务的机器人，这些任务通常涉及精细操作、在非结构化环境中的移动和决策。
提供巨额资金：DARPA通过项目招标，向顶尖的研究机构和企业提供研发资金，Valkyrie项目的早期研发得到了DARPA Robotics Challenge (DRC) 的强力支持。
组织竞赛与评估：DARPA通过举办机器人挑战赛（如DRC），将不同的团队和机器人放在同一标准下进行测试和比较，这极大地激发了创新，并加速了技术的成熟，Valkyrie在DRC中表现抢眼,是其成功的关键证明。
推动技术转化：DARPA的成功之处在于，它资助的技术最终能够被军方、政府机构或商业公司采纳,Valkyrie的技术就被NASA和后来的波士顿动力等公司继承和发展。

DARPA扮演了“风险投资家”和“技术催化剂”的角色，它愿意投资高风险、高回报的前沿科技,并将其推向现实。

Valkyrie的设计融合了当时最先进的机器人技术：

高度集成化的硬件：
（图片来源网络，侵删）
- 动力系统：身体两侧各有一个电池组,为其提供约1小时的持续工作时间。
- 执行器：拥有44个自由度，使其关节活动非常灵活,能够模仿人类的大部分动作。
- 传感器套件：配备了先进的传感器，包括立体摄像头（用于深度感知）、激光雷达、惯性测量单元以及力/力矩传感器（安装在手臂和脚上，用于感知与环境的接触）。
- 头部：头部配备一个可以旋转的屏幕，用于显示状态信息,并内置摄像头和传感器。
先进的软件与算法：
- 环境感知：通过传感器实时构建周围环境的3D地图，并识别障碍物、工具和物体。
- 任务规划：能够根据高层指令（如“拿起扳手，拧紧螺丝”）自主规划一系列具体的动作步骤。
- 运动控制：核心挑战之一是平衡控制，Valkyrie需要实时计算重心，调整姿态，以在崎岖的地面上稳定站立和行走,这需要极其复杂的算法。
- 精细操作：能够抓取不同形状、大小的物体，并使用工具，这是从“移动”到“工作”的关键一步。
模块化设计：

手臂、腿部等部件都可以快速更换，方便研究人员在硬件层面进行测试和升级,大大提高了研发效率。

Valkyrie的研发主要由两个关键机构完成：

（图片来源网络，侵删）

NASA约翰逊航天中心：
- 主导角色，NASA最初开发Valkyrie是为了探索其在太空探索中的应用，例如在空间站或未来火星基地中执行舱外活动、设备维护等任务,将宇航员从危险或重复性的劳动中解放出来。
- 他们负责机器人的整体设计、系统集成和核心算法的开发。
波士顿动力：
- 早期参与，在DRC期间，波士顿动力是Valkyrie的主要开发团队之一,提供了重要的技术支持。
- 后续发展：DRC结束后，波士顿动力从NASA接手了Valkyrie机器人及相关知识产权，并对其进行了持续的改进和迭代，波士顿动力的Atlas机器人（注意：与早期的ATLAS项目不同）可以看作是Valkyrie精神的继承者和超越者，展现了惊人的奔跑、跳跃和后空翻能力。