为什么走路这么难？

至少在两条腿上。Asimo是最著名的类人机器人之一，已经具备了行走的能力，尽管它似乎并不能非常稳定地行走。这是最近的结果。

据我所知，腿实际上是多维的非线性系统，其控制理论处于“非常困难”和“不可能”的边界。

但是，例如，飞机类似地是多维的和非线性的，尽管如此，几十年前自动驾驶仪对它们的控制也足够好。他们被充分信任，可以将数百名活着的人类的生命倾诉给他们。

本质上的区别是什么？什么使行走如此困难，而飞机却如此容易控制呢？

我不确定我是否同意双脚行走很难控制飞机。这取决于你怎么看了。

许多机器人可以行走（两足动物行走），并且许多飞机由于其飞行特性或飞行条件而难以控制。机器人在良好的条件下行走更容易。在许多天气条件下，许多飞机都难以控制。有时候，其中有数百人坠毁的飞机中有一部分因此而坠毁。

但是，让我们集中讨论是什么使机器人的双足运动变得困难，以及为什么行走机器人不在每个人的家中，因为我认为这是您的真正问题。

步行需要理解和应对环境和重力如何对您的身体施加力并使其移动。大多数行走机器人会测量其所有零件的方向，并具有一个惯性传感器（如您的内耳），以告诉他们如何利用重力进行定向，从而可以预测（并控制）重力对其运动的影响。

了解环境将如何向您施加力量更加困难。在坚硬，光滑的表面上行走很容易，因为您可以假设脚和地板之间的接触是什么样的，以及它们之间的摩擦是什么。许多步行机器人的脚踝处都会有一个扭矩传感器，以帮助测量这些接触。有些人的脚底会带有接触传感器。

如果尝试在不规则或不稳定的表面上行走，则会变得更加困难。您不能再做假设，而是必须实时估计接触的摩擦力。如果没有正确的传感器，很难做到这一点，并且如果在设计机器人时考虑到了许多有关步行环境的假设，那么在不同的环境中将很难。如果您估计摩擦和脚支撑错误，则机器人会滑落。

那是脚接触……但是，当然，当我们在一个环境中导航时，我们为了稳定而动用了双手，我们可能会暂时靠在某些物体上，然后撞到物体上并从中恢复过来。如果您看一下仿人机器人技术中正在进行的研究，您会看到不同的项目已经研究（并在某种程度上解决了）所有这些问题。

现在考虑导致步行失败的事情。您在门口看不到的小嘴唇会使您绊倒。与其他台阶不同的台阶会导致您绊倒。您所站立的表面坍塌会导致您失去平衡。一个好的步行机器人将必须感知并控制所有这些事情。因此，我们不仅需要行走的控制权和异常恢复的控制权，而且还需要良好的感知和环境模型来预测我们需要在哪里将控制权更改为其他更合适的方法。

问题变得非常复杂。这不是控制问题，而是需要设计的感知，计划，反射和控制的整个系统。每年我们都在进步，但是在创建一个具有人类环境中良好的双足运动所需的所有感测，传感器融合，处理和驱动系统的系统中，还需要更多的进步。

为什么走路这么难？如果我必须选择一个，我会说，感知是最需要工作而不是控制的领域。

首先，您必须考虑所有强大的符号：

研究与$总是矛盾的，而且很难获得所需的全部资金。同时，飞机行业在2016年的利润为33美元。等等

还有时间。多年以来，人们一直在研究飞机，并完善了使人们在空中飞行的奇异目标。

从学术上讲，这是一个不同的问题集。如上所述，飞机（相对于步行机）一直是很长的发展领域。从起落架到推力控制再到副翼操纵的所有方面都得到了广泛的模块化改进。因此，自动化这些程序不是“从头开始”的过程。

但是，步行也许是更复杂的任务。首先，有平衡。人体花费了数百万亿年的时间进行工程设计，并且我们拥有所有合适的力学手段来以这种方式使脚踝转弯等等。复制这些力学原理非常困难，但是要教导机器人（在适当的时间范围内） ）很难理解并做出反应。然后，我们添加地形问题。走几步楼梯或多岩石的山丘，平衡自己会变得困难得多。在走路时，您抬起一条腿，让自己基本上向前倾斜几英寸，然后抓住自己，立即保持平衡，抓住立足点，并已经抬起另一只脚。

话虽这么说，我想你可能会在机器人行走部门缺少一些冷静的进步，你可能会为产生兴趣这波士顿动力的视频。

几分钟后，您肯定会看到机械和技术专长的规模。

双足机器人本质上是不稳定的-轻微的撞击会使其跌倒。

商用飞机本质上是稳定的-一阵风可能会使它偏离航向，但它将保持正确的飞行方向，而不仅仅是从天上掉下来。

尽管确实存在具有放松稳定性的飞机，但是为了获得放松稳定性，直到最近才可以使用相当复杂的自动控制系统对其进行控制，即使那样，它们也没有像两足机器人那样不稳定的东西。

动态步行

Biped行走更加困难的原因是因为像box2d，havok等逼真的物理模拟是计算机历史中相对较新的概念。第一个使用物理引擎的广为人知的游戏是《愤怒的小鸟》（Angry Birds，2009年）。后来出现了QWOP模拟器等。

马克·雷伯特（Marc Raibert）领导的MIT实验室完成了第一项研究。他不仅构建了单腿机器人，还创建了满足SIGGRAPH 1991要求的计算机动画。后来，波士顿动力公司还首先在新算法内部进行了物理仿真测试。面向消费市场的第一个支持行走角色的游戏引擎是NaturalMotion Euphoria，该引擎大约在2000年进行了编程。在此之前，计算机硬件的速度还不足以实时模拟物理。仅当模拟合理快速地工作时，才能发明出物理引擎顶部的Biped控制器。

飞机上的自动驾驶仪

飞机上存在自动驾驶仪或者他们有能力降落波音A380是完全错误的。甚至目前的X-47B这样的军用无人机也需要在环上进行降落（在x-47b飞机的开发测试中获得的经验教训，第21页， “任务员直接与编码人员合作制定/验证计划”）。仅在蒸汽朋克世界中，自动驾驶飞机才可用，并且运转良好。