从波士顿动力到Figure AI：探寻人工智能驱动的机器人智能化

一、引言

1.1 研究背景与意义

在科技飞速发展的当下，机器人智能化已成为全球科技竞争的关键领域，深刻影响着人类社会的生产与生活方式。从工业制造到日常生活服务，从医疗保健到探索未知领域，机器人正逐步渗透进各个行业，展现出巨大的发展潜力与应用价值。其智能化水平的提升，不仅是技术创新的体现，更是推动社会进步、提升生产力和改善人类生活质量的重要力量。

波士顿动力和 Figure AI 作为机器人领域的佼佼者，代表了机器人智能化发展的不同路径与阶段。波士顿动力凭借其在机器人动力学和运动控制方面的深厚技术积累，开发出一系列运动能力卓越的机器人，如 Atlas 人形机器人和 Spot 四足机器人等，在复杂环境下的运动表现堪称行业典范。其技术突破不仅推动了机器人硬件性能的提升，更为机器人智能化发展奠定了坚实的物理基础。

Figure AI 则另辟蹊径，聚焦于人工智能与机器人的深度融合，致力于通过强大的 AI 算法赋予机器人自主学习和决策的能力。通过端到端的神经网络训练，Figure 01 等机器人能够快速学习并执行复杂任务，实现从观察到模仿再到自主执行的跨越，在人机交互和任务执行的智能化方面取得显著进展。

研究波士顿动力和 Figure AI，对于理解机器人智能化路径具有不可替代的关键意义。一方面，有助于深入剖析机器人智能化发展的技术脉络，从硬件基础到软件算法，从运动控制到智能决策，全面掌握机器人智能化所需的核心技术与关键要素。另一方面，通过对比两者的发展策略、技术特点和应用场景，可以为不同需求下的机器人智能化发展提供参考范例，为企业、科研机构和政策制定者提供决策依据，推动机器人智能化技术在更广泛领域的应用与创新。

1.2 研究方法与创新点

在研究过程中，本文主要运用了案例研究法和对比分析法。通过深入剖析波士顿动力和 Figure AI 的技术研发、产品应用及发展战略等方面的案例，全面梳理其机器人智能化发展的脉络。以波士顿动力的 Atlas 机器人为例，详细分析其在硬件设计、运动控制算法等方面的技术突破与演进过程，以及这些技术在实际应用场景中的表现和效果。对于 Figure AI，则聚焦于其 Figure 01 机器人所采用的人工智能算法，如端到端神经网络训练机制，探究其如何实现机器人的自主学习与决策。

对比分析法贯穿研究始终，从多个维度对波士顿动力和 Figure AI 进行对比。在技术路线上，对比波士顿动力侧重于机器人动力学与运动控制的传统技术路径，以及 Figure AI 专注于人工智能与机器人融合的新兴技术路线，分析两者在技术原理、实现方式和应用效果上的差异。在应用场景方面，比较波士顿动力机器人在工业、物流等领域的应用，与 Figure AI 机器人在家庭服务、人机协作等场景的应用，探讨不同应用场景对机器人智能化需求的差异，以及两家公司如何根据需求进行技术优化和产品设计。

本研究的创新点在于，通过对波士顿动力和 Figure AI 这两个具有代表性的机器人企业的对比研究，挖掘机器人智能化发展的独特规律。以往研究多集中于单一企业或技术方向，缺乏对不同发展路径的综合性对比分析。本文从硬件基础与软件算法协同发展、技术创新与市场需求适配等多个角度，揭示机器人智能化发展的内在逻辑，为机器人领域的研究提供了新的视角和思路 。在分析两者技术创新时，不仅关注技术本身的先进性，更注重技术与市场需求的结合，探讨如何根据市场需求推动技术创新，以及技术创新如何开拓新的市场应用，为机器人智能化发展提供更具实践指导意义的研究成果。

二、波士顿动力：机器人智能化的先驱探索

2.1 波士顿动力的发展历程

波士顿动力于 1992 年由马克・雷伯特（Marc Raibert）创立，自成立之初便致力于开发能够在复杂环境中灵活运动的机器人，其发展历程充满了技术突破与创新，在机器人智能化进程中留下了深刻的印记。

在创业初期，波士顿动力专注于机器人动力学和运动控制技术的研究。1992 - 2005 年期间，研发团队在机器人的平衡控制和动态运动方面取得了关键进展。受到动物运动模式的启发，他们开始探索四足机器人的设计，力求让机器人具备类似动物的运动能力和环境适应能力。这一时期的研究成果为后续机器人的开发奠定了坚实基础，也使得波士顿动力在机器人领域崭露头角。

2005 年，波士顿动力推出了一款具有里程碑意义的四足机器人 ——BigDog，这一成果引起了全球范围内的广泛关注。BigDog 高度约 1 米，重量达 109 公斤，能够背负 45 公斤的有效负载，以 6.4 公里 / 小时的速度自由行走或奔跑，最大爬坡角度可达 35 度。它不仅能在雪地、泥洼等复杂路况中行走自如，还能对来自侧面的踢踹等外力干扰做出灵敏反应，始终保持站立姿态。BigDog 以四足哺乳动物的躯体结构为参考，采用机械方式组装，四肢的关节型结构可有效吸收冲击，起到减震作用；整体具有 16 个自由度，能在横纵两个方向自由移动，由汽油发动机驱动液压系统，进而控制每段肢体的动作，实现了躯体的灵活运动 。这一创新设计展示了波士顿动力在机器人动力学和运动控制技术上的卓越能力，为后续机器人的发展提供了重要的技术借鉴。

随着技术的不断积累和发展，2005 - 2013 年，波士顿动力在 BigDog 的基础上继续探索，研发出了一系列四足机器人，不断优化机器人的运动性能和环境适应能力。同时，他们开始涉足人形机器人领域，着手研发双足人形机器人 Atlas。Atlas 的研发是一项极具挑战性的任务，涉及机械工程、电子工程、计算机科学和控制理论等多个学科领域的知识和技术。研发团队致力于让 Atlas 具备高度的灵活性和平衡性，使其能够像人类一样行走、奔跑、跳跃，甚至完成复杂的体操动作。

2013 - 2021 年，波士顿动力在机器人的智能化和实用性方面取得了重大突破。2017 年，公司展示了箱式移动机器人 Handle，它主要设计用于仓库和物流环境，具备出色的移动和操作能力。2020 年，Spot 机器狗正式商业化，这款机器人不仅具有出色的运动能力，还配备了先进的传感器和控制系统，能够自主感知周围环境，避开障碍物，并根据任务需求进行编程和操作，在工业巡检、建筑监测等领域得到了广泛应用。2021 年，Stretch 机器人首次亮相，它是基于 Handle 开发的，特别为仓库和物流环境设计，配备四个独立控制的全向移动轮子以及一个可七度自由转动的工业级机械手臂，电池续航能力达 8 小时，“手臂” 尾端的定制吸力托盘能轻松抓起重达 50 磅（约 23 公斤）的物品，其先进的导航和操作系统使其在复杂环境中能灵活移动和操作 。同年，现代汽车集团收购了波士顿动力，这一收购为波士顿动力带来了更强大的资源支持，加速了其技术研发和商业化进程。

2021 年至今，波士顿动力在人工智能与机器人融合方面持续发力。公司与机器人与人工智能研究所（RAI Institute）合作，为 Atlas 引入更先进的强化学习技术，旨在通过大量数据训练和模拟环境测试，让 Atlas 能够在不同场景中自主学习并优化动作，如掌握搬运重物、跨越障碍等高难度任务，在未知环境中快速制定行动策略等，极大地拓展了 Atlas 的应用范围，使其在工业自动化、灾难救援等领域的应用潜力得到进一步挖掘 。同时，波士顿动力不断优化现有机器人产品，提升其性能和智能化水平，以满足更多实际应用场景的需求。

2.2 代表性机器人及智能化成果

2.2.1 Atlas 人形机器人

Atlas 作为波士顿动力研发的双足人形机器人，堪称机器人领域的杰出代表，在运动控制和平衡能力方面展现出了卓越的技术水平，取得了令人瞩目的成就。

在运动控制方面，Atlas 具备高度的灵活性和精确性。它的全身拥有多个自由度，这使得它能够完成各种复杂的动作。在展示视频中，Atlas 可以轻松地完成行走、奔跑、跳跃等基本动作，其动作流畅自然，与人类的运动方式极为相似。在行走过程中，它能够根据不同的地形和环境条件，实时调整步伐的大小、速度和节奏，以确保稳定和高效的移动。在跨越障碍物时，Atlas 能够准确地计算出跳跃的力度、角度和距离，实现精准的跨越动作，展现出了出色的运动规划和控制能力。

平衡能力是 Atlas 的又一核心优势。在复杂多变的环境中，保持平衡是机器人实现稳定运动的关键。Atlas 配备了先进的传感器系统，包括惯性测量单元、力传感器和视觉传感器等。这些传感器能够实时感知机器人的姿态、位置和周围环境的信息，并将这些数据快速传输给控制系统。控制系统通过对这些数据的分析和处理，能够及时调整机器人的关节角度和动力输出，以保持身体的平衡。即使在受到外力干扰或处于不稳定的地形上，Atlas 也能够迅速做出反应，通过调整身体姿态和重心分布，恢复平衡状态，避免摔倒。例如，在遇到不平坦的地面或斜坡时，Atlas 能够自动调整腿部的支撑力和角度，使身体保持水平，顺利通过复杂地形。

随着人工智能技术的不断发展，波士顿动力积极将其应用于 Atlas 机器人，进一步提升了它的智能化水平，使其能够学习复杂任务并应对复杂场景。通过强化学习和深度学习等人工智能算法，Atlas 可以在模拟环境中进行大量的训练，不断尝试和优化各种动作和策略，从而掌握复杂的任务技能。在学习搬运重物时，Atlas 需要首先感知物体的位置、形状和重量等信息，然后通过算法规划出最佳的搬运路径和动作序列。在这个过程中，它需要不断地调整手臂的姿态、力度和速度，以确保能够稳定地抓取和搬运重物。通过反复的训练和学习，Atlas 能够逐渐掌握这些复杂的操作技巧，实现高效、准确的搬运任务。

面对复杂场景时，Atlas 的人工智能系统展现出了强大的适应性和决策能力。它能够利用视觉和传感器数据，对周围环境进行实时感知和理解，识别出各种物体、障碍物和地形特征。基于这些信息，Atlas 可以快速制定出合理的行动策略，选择最佳的路径和动作，以完成任务并避开潜在的危险。在灾难救援场景中，Atlas 可能会遇到充满废墟、烟雾和复杂地形的环境。它能够通过视觉传感器识别出废墟中的通道和可通行区域，利用传感器检测周围的危险气体和障碍物。然后，根据这些信息，自主规划出一条安全的救援路径，前往目标地点执行救援任务，如搜索幸存者、搬运救援物资等。这种在复杂场景下的自主决策和行动能力，使