佛罗里达人类与机器认知研究所 (IHMC)在双足机器人领域以教授非常复杂的人形机器人行走而闻名。自 2015 年以来，IHMC 一直是波士顿动力地图集（DRC 版本）和NASA Valkyrie的所在地，并且在推动这些平台朝着可靠的移动性和操作性方向发展方面取得了重大进展。但从根本上说，我们在这里谈论的是一些非常古老的硬件。对于具有与人类相媲美的力量、速度和灵活性的类人生物，并没有很多好的替代选择（无论如何，研究人员都可以使用）。
几年前，IHMC 决定是时候从头开始建造自己的机器人了. 在 16 个实验性塑料版本之后，Nadia 现在是一个真正的机器人，它看起来已经相当令人印象深刻了。
Nadia 的设计本质上是 DRC Atlas 和 Valkyrie 的下一代，它更快、更灵活、更强大，足以打造一个出色的研究平台。它是电动和液压执行器的混合体：7 自由度 (DoF) 电动臂和 3 自由度电动骨盆，再加上 2 自由度液压躯干和 5 自由度液压腿。液压系统是集成的智能执行器，我们在过去已经介绍过。Nadia 的关节经过布置，可最大限度地扩大运动范围，这意味着它在其前方（真正重要的地方）有一个密集的操作工作区以及高度灵活的腿。覆盖大部分机器人的碳纤维外壳允许与环境安全接触。
通过沉浸式虚拟现实进行远程操作可帮助 Nadia 执行复杂的任务
这个大型操作工作区特别重要，因为 Nadia 非常强调身临其境的虚拟现实远程操作。并不是说自主性不重要，但 Nadia 背后的概念已经（至少部分地）由 IHMC 在DARPA 机器人挑战赛决赛中的经验塑造：理想情况下，您希望机器人能够自行管理一切，同时让人类能够更直接地控制复杂的任务。虽然这不是机器人完全自主的幻想，但事实是，在短期内，这种方法是让机器人在非结构化环境中可靠地做有用事情的一种立即可行的方法。总体而言，Nadia 的目标是在进行城市探索和操纵任务时尽可能接近人类的速度。如果这涉及到人类直接遥控机器人，因为这是最好的做事方式，Nadia 就是为处理它而设计的。
Nadia 展示了它的臀部和腿部相对于 DRC Atlas 有多么灵活
有关 Nadia 的更多详细信息，我们采访了IHMC 的研究科学家罗伯特·格里芬。
Q: Nadia 在人形机器人中有何独特之处？
罗伯特·格里芬：我认为我们试图与 Nadia 一起带来的最重要的事情是很多关节的运动范围非常大。Nadia 与其他许多人形机器人的区别不仅在于运动范围，还在于速度和力量。Nadia 比 DRC Atlas 具有更好的功率重量比，使其速度明显更快，从而提高了其总体运行速度和稳定性。
Q: 你能把你与 Nadia 的目标放在人形机器人领域的背景下吗？
罗伯特·格里芬：我们正在努力让 Nadia 成为一个机器人，它可以在你不知道它需要提前做什么的非结构化环境中运行。因此，我们不是有一个固定的任务顺序或数量，而是试图在硬件、软件和界面上构建一个机器人，使人机团队能够进入一个未知的环境，探索它，映射它，然后然后做有意义的任务。
Q: IHMC 在帮助 DRC Atlas 和 Valkyrie 等复杂类人机器人提高机动性方面享有盛誉。所有这些经验是如何融入 Nadia 的设计的？
罗伯特·格里芬：你说得对，自刚果民主共和国以来，我们一直与NASA JSC合作——当你看到 Valkyrie 现在走路时，它正在使用 IHMC 软件和控制器。在将其中一些知识应用于 Nadia 时，我们特别注意了 Nadia 腿部的活动范围等问题。与许多人形平台不同，Nadia 具有非常好的髋部滚动（或腹部/内收），这意味着它可以做非常宽的步骤，也可以在双脚相互重叠的地方做非常窄的步骤。我们认为这将通过帮助调整步数和达到具有挑战性的立足点来帮助提高流动性。除了硬件之外，我们还能够使用我们的仿真工具和控制堆栈来真正帮助我们指定完成其中一些任务所需的硬件设计。我们无法优化机器人上的所有关节——目前，我们几乎只能在腿部使用一个液压活塞，但我们希望我们未来的设计能够更好地集成和优化。与许多人形机器人不同，我们确实有完整的脚踝驱动。从一开始，我们的方法就是使用 Nadia 的脚寻找必要的控制权，以便能够进行精确的脚部放置，并将其用于相对快速的反应性移动。
Q: 当你与 Nadia 从概念到硬件时，你必须做出哪些妥协？
罗伯特·格里芬：我们不像典型的人类那样灵活，尽管我们离我们不远。令我惊讶的是，仅仅因为液压软管布线，我们在机构中失去了一些运动范围，特别是在臀部周围，我们希望避免在机器人上悬挂大环软管。我们最终希望将 Nadia 带入现实世界，并且我们不希望软管卡在东西上。Nadia 在某些关节上不如人类快，而在某些关节上则更快。我们也没有我们最初想要的那么紧凑，因为，好吧，机器人真的很难。我们希望它在未来变得更加紧凑。而且我们稍微少了一点重量——现在大约 90 公斤，没有液压泵或电池。
罗伯特格里芬在科学方面给了纳迪亚一个有用的推动力
Q: 为什么你决定专注于人类如何在 VR 中直接控制 Nadia，而不是更加强调自主性？
罗伯特·格里芬：当您知道操作条件是什么以及您想要完成什么时，自主性真的非常非常好。并不是说自动化很容易，但它是可行的。我们已经尝试了一些自主规划和操作，我们发现它有点限制，因为它没有利用我们平台的全部功能。所以我们正在做的就是试图自动化系统的关键部分——比如脚步规划和抓地规划，它们可以很好地自动化。但我们还需要与新环境交互的能力，这就是为什么我们专注于开发通过虚拟现实等界面与人类合作的方法。结合人类的认知能力和机器人的操作能力，我们相信您会获得大量的多功能性。
Q: 在 VR 中控制 Nadia 有多大的不同，硬件具有人性化的灵活性和人性化的工作空间？
罗伯特·格里芬：对于操纵，这是巨大的。我们不希望用户在操作机器人时感觉由于机器人的限制而限制了他们可以做的事情。我们已经能够对 Nadia 进行的许多操作是我们在其他平台上永远无法做到的。肯定有权衡——手臂的设计更多是为了速度而不是力量，这会有点限制，但我们希望长期改善这一点。我认为设计机器人——尤其是控制系统和软件架构——以让人类操作它的想法开辟了很多能力，我们希望这些能力能让我们沿着许多不同的路径快速迭代。
Q: Nadia 有哪些独特的能力？
罗伯特·格里芬：我们希望机器人能够以独特的方式进行多接触运动——这是我们真正希望进入的方向，我们不只是依靠脚来穿越世界。但我不一定想说它会比其他机器人做得更好，因为我不知道其他机器人能做什么。
Q: 您是否希望 Nadia 在未来的某个时候能够完成一些实际任务？
罗伯特·格里芬：诸如灾难响应、核修复、炸弹处理之类的事情——这些任务现在主要由人来完成，因为尽管机器人专家一直在研究它，但我们没有真正能够充分完成这些任务的机器人. 我认为，通过将优秀的机器人工程与真正令人难以置信的操作界面和人类认知结合起来，这些任务将开始变得可以由机器人完成。
当你有一双大眼睛和一张鲨鱼嘴时，谁还需要一个真正的脑袋呢？
尽管 Nadia 是全新的，但 IHMC 已经为机器人计划了一系列升级。最明显的是通过将电池和定制液压泵放入纳迪亚的躯干来切断束缚。路线图上还有更高的扭矩臂和更轻、更流线型的腿。与此同时，该软件还有很多工作要做，才能让 Nadia 充分发挥其潜力。如果我们知道 IHMC，那将是一件非常令人兴奋的事情。
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