加州大學(xué)圣地亞哥分校領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新的算法系統(tǒng)，使四足機(jī)器人能夠在具有挑戰(zhàn)性的地形上行走和奔跑，同時(shí)避開靜止和移動(dòng)的障礙物。
在測(cè)試中，該系統(tǒng)引導(dǎo)機(jī)器人在沙地、礫石、草地和布滿樹枝和落葉的崎嶇土丘上自主快速移動(dòng)，而不會(huì)撞到桿、樹、灌木、巨石、長(zhǎng)凳或人。機(jī)器人還可以在繁忙的辦公空間中導(dǎo)航，不會(huì)撞到盒子、桌子或椅子。
這項(xiàng)工作使人類打造救援機(jī)器人的距離更進(jìn)一步。
該系統(tǒng)為腿式機(jī)器人提供了更多的功能，因?yàn)樗鼘C(jī)器人的視覺與另一種稱為本體感覺的傳感方式相結(jié)合，本體感覺涉及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)、方向、速度、位置和觸覺，在這種情況下，是指腳下的地面感覺。
加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布斯工程學(xué)院電子與計(jì)算機(jī)工程教授、研究資深作者王曉龍（音）表示，目前，大多數(shù)訓(xùn)練腿機(jī)器人行走和導(dǎo)航的方法要么依賴本體感覺，要么依賴視覺，但不能同時(shí)依賴本體感覺和視覺。
王說：“在一種情況下，這就像訓(xùn)練一個(gè)盲人機(jī)器人通過觸摸和感覺地面來行走。而在另一種情況中，機(jī)器人僅根據(jù)視覺來規(guī)劃腿的運(yùn)動(dòng)。它不是同時(shí)學(xué)習(xí)兩件事。在我們的工作中，我們將本體感覺與計(jì)算機(jī)視覺相結(jié)合，使腿部機(jī)器人能夠在各種挑戰(zhàn)性環(huán)境中，而不僅僅是在定義明確的環(huán)境中，高效平穩(wěn)地移動(dòng)，同時(shí)避免障礙物。”
王和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的系統(tǒng)使用一套特殊的算法，將機(jī)器人頭部深度攝像頭拍攝的實(shí)時(shí)圖像與機(jī)器人腿上傳感器的數(shù)據(jù)融合。這不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的任務(wù)。“問題是，在實(shí)際操作過程中，從相機(jī)接收?qǐng)D像有時(shí)會(huì)有輕微延遲，”王解釋道，“因此來自兩種不同傳感模式的數(shù)據(jù)并不總是同時(shí)到達(dá)。”
該團(tuán)隊(duì)的解決方案是通過將兩組輸入隨機(jī)化來模擬這種不匹配——研究人員稱這種技術(shù)為多模延遲隨機(jī)化。然后，融合和隨機(jī)輸入被用于以端到端的方式訓(xùn)練強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略。這種方法有助于機(jī)器人在導(dǎo)航過程中快速做出決策，并提前預(yù)測(cè)環(huán)境的變化，因此它可以在不同類型的地形上更快地移動(dòng)和躲避障礙物，而無需人工操作員的幫助。
展望未來，王和他的團(tuán)隊(duì)正在致力于讓腿型機(jī)器人變得更加多才多藝，以便它們能夠征服更具挑戰(zhàn)性的地形。“現(xiàn)在，我們可以訓(xùn)練機(jī)器人做一些簡(jiǎn)單的動(dòng)作，比如走路、跑步和躲避障礙物。我們的下一個(gè)目標(biāo)是讓機(jī)器人能夠上下樓梯、在石頭上行走、改變方向和跳過障礙物。”
