揭開世界最強機器人比賽冠軍 SCHAFT 的神祕面紗

去年，美國的國防部高等研究計畫署（DARPA）舉辦機器人挑戰賽（ DARPA Robotics Challenge，DRC），這個 3 階段挑戰賽有世界最強機器人大賽之稱，目的為找出最優秀的救援機器人，能在高溫、高輻射的災難現場執行救援行動，像是通過斷垣殘壁，走進核電廠關掉閥門。2011 年，日本 311 大地震引發福島核災，更加速這類研究。

還記得第 2 階段的結果嗎？Google 橫掃冠、亞軍，美國太空總署 NASA 以 0 分敗北！

在這場精采絕倫的機器人盛會裡，不僅主辦單位 DARPA 臉上風光，Google 坐一擁二更是極有面子。這時，大家都很好奇：冠軍 SCHAFT 到底是何方神聖？

Google 買下 SCHAFT，也為 SCHAFT 披上神祕面紗

大家會如此想一探究竟是有原因的，被 Google 併購前，機器人創業公司 SCHAFT 總不吝與外界分享其研發成果，但去年 11 月加入 Google 旗下後，口風頓時緊得密不通風。DRC 進行時，SCHAFT 不願接受媒體採訪，也試圖阻礙攝影師靠近他們的機器人，甚至連原先網站上的資訊也刪除乾淨。

Google 拒絕透漏未來走向或相關細節，只表示現在談任何計畫都還太早，目前也只出面澄清 SCHAFT 不會遷到加州，而是留守日本，從此便無消無息，讓這個冠軍隊伍更添神祕色彩。

Google 機器人開發大軍的進擊

過去幾個月，在 Android 之父 Andy Rubin 的領導下，Google 積極併購了 8 家機械公司（SCHAFT、Industrial Perception、Meka、Redwood Robotics、Bot&Dolly、Autofuss、Holomni、Boston Dynamics），以期設計新型機器人。

DRC 成績揭曉後，大家更是引頸期盼，想看看 Google 會如何打造 SCHAFT，特別是和先進機器人開發商 Boston Dynamics 的進一步合作。

謠傳 SCHAFT 將退出 DRC 年底總決賽

上個月，科技雜誌 Popular Science 的報導指出，Google 有意讓 SCHAFT 退出今年 12 月 DRC 的第 3 階段總決賽，原因不明，但顯然 Google 並不想和美國軍方的金援扯上關係（第 2 階段前 8 強可獲 DARPA 提供的 100 萬美元，總決賽另有獎金）。

雖然 DRC 只是想打造救援機器人而已，Google 似乎還是不放心，而且當初買下 SCHAFT 絕不是想設計救援機器人，Google 的理想應該是市場導向的機器人。

Google 拒絕對此傳言多做評論，DARPA 也沒有收到退賽通知，現在我們只能靜待進一步的消息了。可以確定的是，若冠軍晉級隊伍 SCHAFT 真的退出年底的決賽，DRC 鐵定會失色不少。

抽絲剝繭還原 SCHAFT 真面目

霧裡看花之際，美國科技雜誌 IEEE Spectrum 彙整了相關研究論文、過去發表的文章與報導，加上該雜誌的觀察與推測，拼湊出日本機器人團隊 SCHAFT 的面貌與走向。

（SCHAFT 的參賽機器人：S‐One）

SCHAFT 搖籃：東京大學 JSK 機器人實驗室

SCHAFT 的雛形孕育於日本東京大學 JSK 機器人實驗室，日本機器人大師井上博允（Hirochika Inoue）也曾在此發展先進作品，目前實驗室由機器人專家稻葉雅幸（Masayuki Inaba）教授負責。

SCHAFT 的 2 位創辦人 Junichi Urata 和 Yuto Nakanishi 就屬於這間實驗室，他們早在 10 年前就著手研發人形機器人。2004 年，一起加入 Kotaro 人形機器人計畫，隨後又進行類似的研究計畫，如：Kojiro、Kenzoh、Kenshiro。

這些研究計畫主要以仿生機器人為主，配有致動系統（actuation system），能模擬人類的肌肉、骨骼、肌腱。這類機器人極難操作，能達成的動作有限，但 Urata、Nakanishi 與同事多有突破，尤其是設計出更強而有力的新型機器人致動器（actuator），等同於人工肌肉。

2010 年，他們還發表了一組液態冷卻電動機，搭配高輸出功率驅動模組（driver module），能達到高速度、高扭力矩（torque），還不會過熱，解決了機器人容易過熱的難題。SCHAFT 表示已為此技術申請專利。

踹不倒的機器人，成就 DRC 冠軍

Urata、Nakanishi 的研究團隊將這組新型致動器裝在傳統人形機器人身上，而不是只搭配腱驅動機器人（musculoskeletal robot）。他們選用日本川田工業株式會社（Kawada Industries）生產的一雙機器腿，加以改造，並裝上新型致動器，正式定名為「HRP3L-JSK」，研究人員則叫它「Urata 之腿」。這款只有 2 隻腳的機器人平衡、彈性極佳，左踢又踹，前推後撞，不會倒就是不會倒，還能蹦蹦跳跳！

看研究員狂踢機器人的測試影片：

影片中，可見到 DRC 冠軍機器人 S‐One 的影子：機器腿展現無懈可擊的平衡恢復機制，是關鍵技術。只是 S‐One 的機器腿更壯、更快、更耐用，歸功於不斷改良機器人軟硬體的 Urata 和 Nakanishi！

Urata、Nakanishi 辭去東大職務，只為參加 DRC

DRC 希望躍上國際舞台，因此廣邀各國好手參賽，並提供優秀隊伍贊助打造機器人。不過， Urata 和 Nakanishi 身為東京大學研究員，不得收受軍事單位的贊助，2 人索性辭去工作，成立 SCHAFT 公司，Nakanishi 擔任執行長，Urata 出任技術長，Narito Suzuki 和 Takashi Kato 也加入，分別為營運長和財務長。

創業團隊成員各自貢獻所長，將 SCHAFT 推向成功

一方面，Urata 和 Nakanishi 發表過約 40 篇論文，探討各種機器人技術，增加公司的知識面和經驗值；另一方面，財務長 Kato 也功不可沒，起初，日本投資圈並沒有特別注意 SCHAFT，靠著 Kato 努力爭取，才得到日本育成公司和創投公司的資金，去年更成功地吸引到搜尋引擎巨擘 Google 開價收購。

SCHAFT 機器人的力氣是最強機器人的 10 倍

在 DRC 中，SCHAFT 做出了一個類似 HRP3L-JSK 的機器腿，再裝上上半身。據推測，S‐One 的機器手臂也採用相同的液態冷卻高輸出電動機。營運長 Suzuki 在比賽影片中說明道，他們使用特殊的電動機讓機器人又快又有力，是人形機器人的一大突破。

SCHAFT 先前也在官網寫下這段話（現已刪除）：

力氣太小是人形機器人的一大弱點⋯⋯最厲害的機器人只能產生一個真人所能發揮的 1/10 力量，我們團隊則是這種機器人的 10 倍，力氣和一名人類旗鼓相當。

S‐One 的手掌並不是 SCHAFT 自家的設計，而是加拿大機械公司 Robotiq 的商品：靈活握爪（Adaptive Gripper）。Adaptive Gripper 耗能低，而且能調整「手指」，以緊緊握住不同形狀的物品。參賽隊伍中，就有 4 組採用 Robotiq 的機器握爪。

不過，目前外界仍不清楚 S‐One 是使用何種發電系統，只能從 HRP3L-JSK 去推測。HRP3L-JSK 是導入以電容器為基礎的新式電力系統，能快速傳送大量電流，再輔以液態冷卻處理，增強了機器人的膝蓋扭力、抗震功能、彈跳高度。

SCHAFT 自行模擬演練、熟能生巧

除了上述厲害的硬體技術外，讓機器人勤練比賽任務似乎才是 SCHAFT 的致勝關鍵。DRC 裡的每支隊伍都在和時間賽跑，不過，大部分的參賽者都忙著趕在比賽前做出合適的機器人，最後卻沒時間練習比賽的任務題目。

SCHAFT 根據主辦單位提供的比賽場地說明，自行製作模擬場地，帶機器人反覆排練，精熟比賽的所有任務。能獲得壓倒性勝利，果然是有下過苦功。

機器人 S‐One 認真的身影都在這部影片裡（這是 SCHAFT 在 Youtube 上唯一一部官方影片，夠低調吧）：

DRC 總決賽：機器人要更獨立、解決更複雜的任務

第 3 階段的比賽裡，機器人有更多獨立作業，但就前 2 個階段而言，幾乎所有隊伍都很依賴遠端控制（teleoperation）。再者，會彈性結合原先的 8 項任務，以求更接近真實災難現場，當然，困難指數也會隨之升高，所以去年傲視群雄的 SCHAFT 今年可不能只是求個安全過關，勢必需加強執行速度、調整部分策略。

各方好手要如何克服難關，讓我們拭目以待。