全憑“腳感”，這個不看路的機(jī)器人就能穩(wěn)穩(wěn)爬樓梯，一腳踩空也不怕 | RSS 2021
來自俄勒岡州立大學(xué)
魚羊 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
能自己走臺階：
△安全繩僅用于防止意外
一不小心踩空了也能及時調(diào)整步伐。
上下斜坡更是閑庭信步。
你敢信，這只名叫Cassie的雙足機(jī)器人，其實是個“盲人”——不帶視覺傳感器，完全靠觸覺感知世界的那種。
這是一項來自俄勒岡州立大學(xué)的最新研究。研究人員表示：
據(jù)我們所知，這是世界上第一個僅靠身體感知，就能穩(wěn)穩(wěn)爬樓梯、或穿越類似高低起伏地形的雙足機(jī)器人。
是的，不僅僅是上下各種高低臺階。
像這樣斷在路上的樹干，Cassie也能憑借感覺穩(wěn)穩(wěn)跨越。
兩只腳處在不同高度的平面上，也不影響平衡。
不過，別看這家伙現(xiàn)在一副游刃有余的樣子，在沒有經(jīng)歷特訓(xùn)之前，它其實是醬嬸的：
emmm……
所以，俄勒岡州立大學(xué)的盆友們，到底讓機(jī)器人進(jìn)行了怎樣的訓(xùn)練？
核心方法，依然是基于LSTM網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)。
不同之處在于，俄勒岡州立大學(xué)的研究人員，在訓(xùn)練時加入了隨機(jī)化地形的影響。
也就是說，當(dāng)機(jī)器人在模擬環(huán)境中訓(xùn)練時，會遇到向上或向下的類似樓梯的變化地形，變化因素包括：樓梯的級數(shù)，每一級樓梯的高度、長度、寬度，以及樓梯前后地面的坡度等。
具體而言，樓梯的高度在10cm到21cm之間，寬度在24cm到30cm之間。
并且，模擬環(huán)境中的多級臺階并不是均勻的，即每一級臺階都會被添加進(jìn)±1cm的誤差。
除此之外，為了有效地讓Cassie把在模擬環(huán)境中學(xué)習(xí)到的爬樓梯策略應(yīng)用到現(xiàn)實當(dāng)中，防止過擬合，研究人員還在訓(xùn)練階段給它制造了各種各樣的麻煩。
比如在每次訓(xùn)練開始之前，把機(jī)器人的關(guān)節(jié)阻尼、質(zhì)量、偏移量，地面的摩擦力等動力學(xué)參數(shù)一通隨機(jī)，讓控制器盡量去面對各種完全不同的環(huán)境。
值得一提的是，在測試中，研究人員們觀察到，機(jī)器人學(xué)會了一種“反直覺”的策略：運(yùn)動速度更快時，爬樓梯的表現(xiàn)反而更好。
論文的第一作者Jonah Siekmann介紹：
由于機(jī)器人是盲人，看不見周圍的環(huán)境，所以它落腳的位置可能會很糟糕。
比如它一腳踩在樓梯沿上，產(chǎn)生的力量就會把機(jī)器人推下樓梯。
在低速情況下，機(jī)器人自身的動量不足，難以克服這種向后的推力；但在高速情況下，機(jī)器人會傾向于跳過一些臺階，這反而能使其重新找到平衡。
看到這里，你覺得Cassie表現(xiàn)如何？
目前，這項研究已經(jīng)中了機(jī)器人頂會RSS 2021。
論文地址：
https://arxiv.org/abs/2105.08328
參考鏈接：
[1]https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/humanoids/agility-robotics-cassie-stairs
[2]https://www.youtube.com/watch?v=MPhEmC6b6XU&t=154s
[3]https://www.youtube.com/watch?v=nuhHiKEtaZQ
— 完 —
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