人類都很難駕馭的漂移板，卻被加州大學(xué)伯克利分校的雙足機(jī)器人Cassie輕松實(shí)現(xiàn)，直行、轉(zhuǎn)彎、高速行駛都不在話下。IEEE Spectrum對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了專訪，為我們揭開(kāi)Cassie背后的技術(shù)。

 

 

    機(jī)器人現(xiàn)在也可以駕馭漂移板了！

 

    新智元之前報(bào)道過(guò)媲美波士頓動(dòng)力，雙足機(jī)器人Cassie逆天跑跳，還會(huì)騎平衡車(chē)。

 

    而最近，Cassie的能力又升級(jí)了——超難的漂移板也能輕松駕馭！

 

    雙足機(jī)器人應(yīng)當(dāng)具有人類走路的能力，但與此同時(shí)，在某些特定情況下，滑行也是有必要的。讓雙足機(jī)器人學(xué)會(huì)使用人類的滑行工具便成了很有意思的一個(gè)課題。

 

    但是，使用這些工具并不是一件易事。畢竟，連人類使用它們也是非常困難的。

 

    而在加州大學(xué)伯克利分校，由Koushil Sreenath領(lǐng)導(dǎo)的混合機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室便成功實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)任務(wù)，而且是難度最大的漂移板！

 

    值得注意的是，Cassie是自主運(yùn)行并完成這項(xiàng)任務(wù)的，它在漂移板上是實(shí)時(shí)完成所有自己的計(jì)算。

 

    這證明了加州大學(xué)伯克利分校控制器的穩(wěn)定性，他們?cè)敢庾寵C(jī)器人在不受束縛的情況下在室外運(yùn)行，而且他們貌似正長(zhǎng)期考慮帶輪子的雙足機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)世界中的用處：

 

    我們的反饋控制和自主系統(tǒng)允許在城市環(huán)境中快速移動(dòng)，以幫助從食品運(yùn)送到安全、監(jiān)視到搜索和救援任務(wù)的各個(gè)方面。這項(xiàng)工作也可以幫助大型工廠和倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)輸。

 

    IEEE Spectrum對(duì)話UC伯克利：有關(guān)Cassie我們想了解的一切

 

    IEEE Spectrum：視頻中Cassie的表現(xiàn)是否真的代表了真實(shí)世界中的水平？如果出現(xiàn)意外情況會(huì)怎樣？

 

    UC伯克利：它在真實(shí)世界中的表現(xiàn)就跟我們?cè)谝曨l中看到的是一樣的，Cassie可以在校園里流暢的騎電動(dòng)漂移板。

 

    控制器可以讓Cassie穩(wěn)穩(wěn)的騎在漂移板上，并能夠成功克服各種干擾，除了一種失效模式目前Cassie還解決不了。這種情況一般會(huì)發(fā)生在比如橫向經(jīng)過(guò)斜坡、或者一個(gè)大的障礙物在一側(cè)的時(shí)候，會(huì)讓板子側(cè)翻離開(kāi)機(jī)器人的雙腳。

 

    目前Cassie還沒(méi)辦法自己上板下板。

 

    新智元注：漂移板分很多類型。像視頻中這種漂移板操作難度非常大，碰到一些障礙沒(méi)辦法像滑板一樣用ollie越過(guò)去，一旦從上面下來(lái)再站上去也很困難。

 

    IEEE Spectrum：Hybrid機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室一直致力于讓機(jī)器人能夠克服各種地形挑戰(zhàn)。但是像漂移板如何適應(yīng)各種地形呢？

 

    UC伯克利：有意思的是，這項(xiàng)研究與我們之前在離散地形上行走的工作有關(guān)。雖然在粗糙和離散的地形，足的效果是最好的，但在平坦地形上輪子顯然更有效。

 

    使足式機(jī)器人能夠騎在各種小的移動(dòng)平臺(tái)上（例如漂移板、小魚(yú)板、平衡車(chē)等），將提供多模式運(yùn)動(dòng)能力，提高各種地形上的運(yùn)動(dòng)效率。

 

    目前的研究通過(guò)使用漂移板這樣的輪式平臺(tái)進(jìn)一步延伸了雙足機(jī)器人在連續(xù)地形上的運(yùn)動(dòng)能力。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們希望開(kāi)發(fā)多模態(tài)運(yùn)動(dòng)策略，以使雙足機(jī)器人能夠在日常生活中穩(wěn)健有效地運(yùn)行。

 

    實(shí)驗(yàn)中，加州大學(xué)伯克利分校的研究人員表示，Cassie證明能夠在粗糙和不平坦的地形上騎行，包括下樓梯。

 

    IEEE Spectrum：訓(xùn)練Cassie使用漂移板需要多長(zhǎng)時(shí)間？有什么比一般人類更擅長(zhǎng)的技巧嗎？

 

    UC伯克利：開(kāi)發(fā)整個(gè)系統(tǒng)（例如控制器，路徑規(guī)劃器和視覺(jué)系統(tǒng)）整整花了8個(gè)月時(shí)間，其中還包括了開(kāi)發(fā)Cassie和漂移板的數(shù)學(xué)模型、建立動(dòng)態(tài)模擬、找出Cassie如何與各種傳感器的連接和通信。接下來(lái)我們會(huì)做幾個(gè)實(shí)驗(yàn)以慢慢提高性能。

 

    相比之下，一個(gè)具有良好平衡感、有過(guò)類似輪式運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的人，需要花幾個(gè)小時(shí)才能學(xué)會(huì)使用漂移板。而沒(méi)有任何滑板、輪滑經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，可能需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

 

    一個(gè)熟練漂移板的人可以自由的在兩個(gè)板子上轉(zhuǎn)換，但是Cassie不行。因?yàn)樗惴ㄐ枰橇闱斑M(jìn)速度才能轉(zhuǎn)換。不過(guò)，Cassie在粗糙和不平坦的地形上表現(xiàn)的比一般人更好，甚至可以騎著漂移板下一些樓梯！

 

    IEEE Spectrum：如何讓Cassie更快或更靈活玩轉(zhuǎn)漂移板？

 

    UC伯克利：雖然Cassie目前可以流暢的前進(jìn)并躲避障礙物，但這種能力受到傳感、控制器和機(jī)載計(jì)算的限制。為了使Cassie能夠擁有更高級(jí)更復(fù)雜的動(dòng)態(tài)控制，我們還需要不斷改進(jìn)。

 

    例如：需要planner考慮到Cassie-漂移板系統(tǒng)的整個(gè)動(dòng)態(tài)，并快速生成動(dòng)態(tài)可行的軌跡；需要控制器能夠緊密協(xié)調(diào)Cassie的所有自由度，以便在平衡懸停的時(shí)候動(dòng)態(tài)移動(dòng)；需要對(duì)快速轉(zhuǎn)彎引起的運(yùn)動(dòng)模糊偽像具有魯棒性的傳感器；需要能夠以實(shí)時(shí)速度執(zhí)行算法的板載計(jì)算。

 

    IEEE Spectrum：下一步計(jì)劃？

 

    UC伯克利：我們正在努力通過(guò)充分利用Cassie的動(dòng)力，為Cassie在漂移板上實(shí)現(xiàn)更高難度的動(dòng)作。同時(shí)也在致力于讓Cassie學(xué)會(huì)自己上板下板，以及創(chuàng)建多模式運(yùn)動(dòng)策略，應(yīng)用于人類的日常生活中。