類似狗的機器人學習新技能

四足機器人在現實世界應用前先模擬技能

四足機器人 ANYmal,由 ANYbotics 開發。

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對能夠行走、奔跑和抓取的機器人進行程式設計非常費力,因此研究人員更希望它們能夠自主學習。為了解決真實機器人在試錯學習過程中產生的磨損問題,研究人員團隊正在開發模擬機器人的方法,並將它們學到的技能下載到真實的硬體上。一種新方法利用來自真實機器人的資料改進了這些模擬,從而閉合了反饋迴路。最終成果是速度和敏捷性都得到提升的機器人。

蘇黎世聯邦理工學院 (ETH Zurich) 的機器人專家與名為 ANYmal 的四足機器人合作,利用神經網路(靈感來源於人腦的軟體)增強了其演算法。當機器人在現實世界中摸索時,神經網路會學習機器人每個電機的特性。這些資訊反饋到模擬中,幫助它更準確地模擬真實機器人,從而產生更有效的技能用於下載。研究人員在 1 月份的《科學機器人》雜誌上報告稱,在實驗中,ANYmal 打破了之前 25% 的小跑速度記錄。它還可以在被推後恢復平衡,並在翻轉後站穩腳跟。

ANYmal 透過蘇黎世聯邦理工學院的衍生公司 ANYbotics 進行商業銷售。其關節中的電機具有類似肌腱的彈簧,可以吸收衝擊、儲存能量並提供感官反饋。每條腿有三個電機,全部可互換。幫助開發基於模擬的訓練方法的機器人專家 Jemin Hwangbo 表示,該方法是為救援行動和石油鑽井平臺檢查而建立的。它可以爬樓梯和爬過隧道,同時將其沉重的數字大腦裝在防塵防水的身體內。凱夫拉爾纖維腹部有助於它在半米高度的跌落中倖存下來。


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其他公司也在開發能夠與 ANYmal 的能力相媲美的四足機器人。2008 年,波士頓動力公司因其吵鬧的燃氣動力“大狗”在崎嶇地形上蹣跚行走的滑稽(且令人毛骨悚然)的影片而受到關注。較新的“SpotMini”是其 25 公斤重的電動表親。麻省理工學院的機械工程師 Sangbae Kim 沒有隸屬於波士頓動力公司,他說 SpotMini 擁有世界上最先進的演算法,可以繞過和越過障礙物。該公司計劃今年開始銷售 SpotMini,用於從建築到家庭幫助等各種工作。頂部安裝的埠允許使用者連線工具,包括一個可以取飲料和裝載洗碗機的 5 公斤重的機械臂——真是人類最好的朋友。

Kim 在麻省理工學院的團隊製造了一個名為“Cheetah 3”的 40 公斤重的機器人,他說它的移動效率比同等重量的四足動物更高。他還補充說,該機器人還擁有同等大小的腿足機器人中最強大的關節——這些關節是從頭開始製造的,產生的扭矩與汽車發動機一樣大。這些關節還可以再生能量並很好地處理衝擊。Kim 說,Cheetah 3 沒有它的前身 Cheetah 2 快,Cheetah 2 的執行速度可達每小時 23 公里。但是,它可以進行後空翻(至少在理論上是這樣),並且可以在不依賴攝像頭視覺的情況下爬樓梯和障礙物。然而,它是為研究而製造的,所以不要期望很快就能採用它。 

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