每公里配速 9 分 18 秒,双足机器人完成 5 公里慢跑

  内容描述:俄勒冈州立大学的 Cassie 在 53 分钟里完成了一段五公里慢跑,刷新了双足机器人的运动记录。


近日,来自美国俄勒冈州立大学的知名机器人研究团队 Agility Robotics  打造的双足机器人 Cassie ,耗时 53 分钟完成了一段 5 公里慢跑,引发了大家的关注。

配速接近人类,5 公里不用充电

研究团队 Agility Robotics 发布了一段视频,视频记录了这段五公里跑的过程和花絮。

慢跑全程在无视觉输入的情况下,由机器人自主完成

视频里的 Cassie 形似鸵鸟,有着灵巧的关节运动和稳健的步伐。

Agility robotics 的创始人,同时也是俄勒冈州立大学的教授 Jonathan Hurst 表示: Cassie 在完成这五公里的慢跑中没有充电,只有两次停机调整,一次是因为过热,还有一次因为弯道过速,这两次调整花了 6 分半钟的时间。

也就是说,除去 6 分半钟的停机调整, Cassie 花了大约 46:30 的时间完成了五公里慢跑,每公里配速达到了 9m18s/km。

团队跟随 Cassie  记录跑步过程

据团队介绍,Cassie 是第一个「在户外场地使用机器学习控制跑步步态」的双足机器人。

基于最近的研究,团队完成了《Blind Bipedal Stair Traversal via Sim-to-Real Reinforcement Learning》(无视觉双足机器人通过模拟到现实的强化学习,完成楼梯爬行)论文,还入选了今年的 Robotics: Science and Systems(RSS)大会。

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通过强化学习,训练双足机器人模拟及适应不同高度的地面变化,而且只需要稍加改变现有的平地强化学习框架,就可以在楼梯、不平的地面等场景中稳健地行走。

值得一提的是,无论是慢跑还是楼梯场景, Cassie 都是在无视觉输入的情境下,完全靠下肢的动能传导进行运动计算。

  双足机器人,更像人

大家熟悉的四足机器人网红波士顿动力机器狗,在过去的几年中,已经用跑跳、上下楼梯甚至跳绳和跳舞的表现,成功找到了使用场景。

但相比于常被设计成动物形象的四足机器人,双足机器人在外型上则更像人,功能上也更接近于人。

双足机器人在受到撞击时,比四足机器人更难保持平衡和稳定

人类的行走是通过大脑发出指令,驱动各个关节完成动作。而双足机器人,需要模拟人类的胯部和脚掌,从而来支持机器人的行走与稳定。只有充分理解机器人动力学特性,才能驱动机器人完成高效复杂的运动。

Cassie  系列机器人在动力学部分参考了鸟类步态,尤其是鸵鸟。Cassie 的髋部设计了多个自由角度,但膝盖只能单向弯曲,脚踝被设计得柔韧有力,整体非常轻盈,能以比较自然的方式去减缓震动,类似人类走路。

俄勒冈大学的 The Dynamic Robotics Laboratory(动态机器人实验室)的 Agility Robotics 团队在机器人界久负盛名。他们从 2017 年开始研发 Cassie 系列双足机器人,历经多个版本,到目前已经有了不少成果,在近期还收到了 DARPA 的 100 万美金的研究资金。

团队表示,这次五公里无充电慢跑的成功给了他们很大的信心,未来将继续对 Cassie 的技术改造和加强,以进入到物流配送等应用场景中。

来源:

– 俄勒冈州立大学官网《Bipedal robot developed at Oregon State makes history by learning to run, completing 5K》

– YouTube 视频《OSU Bipedal Robot First to Run 5K》

论文参考