每公里配速9分18秒，雙足機(jī)器人完成5公里慢跑

以下文章來源于HyperAI超神經(jīng) ，作者神經(jīng)星星

內(nèi)容描述：俄勒岡州立大學(xué)的 Cassie 在 53 分鐘里完成了一段五公里慢跑，刷新了雙足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)記錄。

關(guān)鍵詞：雙足機(jī)器人 強(qiáng)化學(xué)習(xí)

近日，來自美國俄勒岡州立大學(xué)的知名機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì) Agility Robotics 打造的雙足機(jī)器人 Cassie ，耗時(shí) 53 分鐘完成了一段 5 公里慢跑，引發(fā)了大家的關(guān)注。

 配速接近人類，5公里不用充電

研究團(tuán)隊(duì) Agility Robotics 發(fā)布了一段視頻，視頻記錄了這段五公里跑的過程和花絮。

慢跑全程在無視覺輸入的情況下，由機(jī)器人自主完成

視頻里的 Cassie 形似鴕鳥，有著靈巧的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和穩(wěn)健的步伐。

Agility robotics 的創(chuàng)始人，同時(shí)也是俄勒岡州立大學(xué)的教授 Jonathan Hurst 表示： Cassie 在完成這五公里的慢跑中沒有充電，只有兩次停機(jī)調(diào)整，一次是因?yàn)檫^熱，還有一次因?yàn)閺澋肋^速，這兩次調(diào)整花了 6 分半鐘的時(shí)間。

也就是說，除去 6 分半鐘的停機(jī)調(diào)整， Cassie 花了大約 46:30 的時(shí)間完成了五公里慢跑，每公里配速達(dá)到了 9m18s/km。

團(tuán)隊(duì)跟隨 Cassie 記錄跑步過程

據(jù)團(tuán)隊(duì)介紹，Cassie 是第一個(gè)「在戶外場(chǎng)地使用機(jī)器學(xué)習(xí)控制跑步步態(tài)」的雙足機(jī)器人。

基于最近的研究，團(tuán)隊(duì)完成了《Blind Bipedal Stair Traversal via Sim-to-Real Reinforcement Learning》（無視覺雙足機(jī)器人通過模擬到現(xiàn)實(shí)的強(qiáng)化學(xué)習(xí)，完成樓梯爬行）論文，還入選了今年的 Robotics: Science and Systems（RSS）大會(huì)。

論文地址：https://arxiv.org/pdf/2105.08328.pdf

通過強(qiáng)化學(xué)習(xí)，訓(xùn)練雙足機(jī)器人模擬及適應(yīng)不同高度的地面變化，而且只需要稍加改變現(xiàn)有的平地強(qiáng)化學(xué)習(xí)框架，就可以在樓梯、不平的地面等場(chǎng)景中穩(wěn)健地行走。

值得一提的是，無論是慢跑還是樓梯場(chǎng)景， Cassie 都是在無視覺輸入的情境下，完全靠下肢的動(dòng)能傳導(dǎo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)計(jì)算。

 雙足機(jī)器人，更像人

大家熟悉的四足機(jī)器人網(wǎng)紅波士頓動(dòng)力機(jī)器狗，在過去的幾年中，已經(jīng)用跑跳、上下樓梯甚至跳繩和跳舞的表現(xiàn)，成功找到了使用場(chǎng)景。

但相比于常被設(shè)計(jì)成動(dòng)物形象的四足機(jī)器人，雙足機(jī)器人在外型上則更像人，功能上也更接近于人。

雙足機(jī)器人在受到撞擊時(shí)，

比四足機(jī)器人更難保持平衡和穩(wěn)定

人類的行走是通過大腦發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)完成動(dòng)作。而雙足機(jī)器人，需要模擬人類的胯部和腳掌，從而來支持機(jī)器人的行走與穩(wěn)定。只有充分理解機(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性，才能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人完成高效復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。

Cassie 系列機(jī)器人在動(dòng)力學(xué)部分參考了鳥類步態(tài)，尤其是鴕鳥。Cassie 的髖部設(shè)計(jì)了多個(gè)自由角度，但膝蓋只能單向彎曲，腳踝被設(shè)計(jì)得柔韌有力，整體非常輕盈，能以比較自然的方式去減緩震動(dòng)，類似人類走路。

俄勒岡大學(xué)的 The Dynamic Robotics Laboratory（動(dòng)態(tài)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室）的 Agility Robotics 團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人界久負(fù)盛名。他們從 2017 年開始研發(fā) Cassie 系列雙足機(jī)器人，歷經(jīng)多個(gè)版本，到目前已經(jīng)有了不少成果，在近期還收到了 DARPA 的 100 萬美金的研究資金。

團(tuán)隊(duì)表示，這次五公里無充電慢跑的成功給了他們很大的信心，未來將繼續(xù)對(duì) Cassie 的技術(shù)改造和加強(qiáng)，以進(jìn)入到物流配送等應(yīng)用場(chǎng)景中。

來源：

- 俄勒岡州立大學(xué)官網(wǎng) 《Bipedal robot developed at Oregon State makes history by learning to run, completing 5K》

- YouTube 視頻 《OSU Bipedal Robot First to Run 5K》

- 論文參考 https://arxiv.org/pdf/2105.08328.pdf