在機(jī)器人身上復(fù)制不同動(dòng)物運(yùn)動(dòng)技能的系統(tǒng)

谷歌研究和加州大學(xué)伯克利分校的研究人員最近開(kāi)發(fā)了一種模仿學(xué)習(xí)系統(tǒng)，可以使機(jī)器人中的各種敏捷運(yùn)動(dòng)行為成為可能。 他們的技術(shù)在ar Xiv上預(yù)先發(fā)表的一篇論文中提出，允許機(jī)器人通過(guò)模仿動(dòng)物獲得新的技能..

這項(xiàng)研究的實(shí)施者之一詹森·彭告訴TechXplore說(shuō)：“這個(gè)項(xiàng)目建立在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一些先前的工作基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)訓(xùn)練模擬人物通過(guò)模仿人類(lèi)運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)來(lái)移動(dòng)?！?“大多數(shù)這些技術(shù)主要應(yīng)用于仿真，但在我們最近的項(xiàng)目中，我們邁出了第一步，將它們應(yīng)用于真正的機(jī)器人?！?/p>

彭和他的同事最初訓(xùn)練了一個(gè)四條腿的機(jī)器人，在模擬的環(huán)境中模仿狗的動(dòng)作和行走方式。 他們的系統(tǒng)是用一種被稱(chēng)為強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法，對(duì)真實(shí)狗記錄的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練的。

“模擬訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)之一是速度很快，所以我們可以在幾天內(nèi)模擬幾個(gè)月的訓(xùn)練，”彭解釋說(shuō)。 “一旦機(jī)器人接受了模擬訓(xùn)練，我們就可以利用在現(xiàn)實(shí)世界中收集的幾分鐘數(shù)據(jù)，將它所學(xué)到的東西適應(yīng)真正的機(jī)器人?！?/p>

彭和他的同事使用的模仿學(xué)習(xí)方法比設(shè)計(jì)機(jī)器人控制器的更傳統(tǒng)的技術(shù)更具可伸縮性。 事實(shí)上，他們的方法不是為機(jī)器人中試圖復(fù)制的每一項(xiàng)技能設(shè)計(jì)一個(gè)新的控制器，而是簡(jiǎn)單地訓(xùn)練機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的運(yùn)動(dòng)風(fēng)格，方法是向它們展示一些動(dòng)物執(zhí)行所需運(yùn)動(dòng)的例子。 然后，機(jī)器人可以通過(guò)觀察這些例子自動(dòng)學(xué)習(xí)新的運(yùn)動(dòng)技能。

彭和他的同事在一系列實(shí)驗(yàn)中評(píng)估了他們的方法，訓(xùn)練Likago，一種18度的F四足機(jī)器人，以復(fù)制不同的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)行為，包括不同的跑步、跳躍和轉(zhuǎn)彎方式。 值得注意的是，他們的技術(shù)使機(jī)器人能夠自動(dòng)合成各種動(dòng)物運(yùn)動(dòng)風(fēng)格的控制器，有效地將它在模擬環(huán)境中學(xué)到的技能轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實(shí)世界中。

彭說(shuō)：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，最令人興奮的結(jié)果是，同樣的底層方法可以學(xué)到各種各樣的技能，從步行到動(dòng)態(tài)跳躍和轉(zhuǎn)彎，所有在模擬中學(xué)到的技能也可以轉(zhuǎn)移到一個(gè)真正的機(jī)器人上?！?“這些模仿學(xué)習(xí)技術(shù)可以更容易地為機(jī)器人建立大量技能儲(chǔ)備，使他們能夠更靈活地移動(dòng)和與現(xiàn)實(shí)世界互動(dòng)。”

在未來(lái)，彭和他的同事開(kāi)發(fā)的模仿學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以在動(dòng)物啟發(fā)的機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)更廣泛的敏捷運(yùn)動(dòng)。 目前，他們的技術(shù)只能使用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，但研究人員正在努力進(jìn)一步發(fā)展它，以便它也可以從動(dòng)物的視頻中學(xué)習(xí)。

彭說(shuō)：“我們現(xiàn)在有興趣讓機(jī)器人模仿不同類(lèi)型的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，比如視頻剪輯?！?“運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)有時(shí)很難記錄，特別是動(dòng)物的數(shù)據(jù)，因?yàn)樽尮愤M(jìn)入mocap工作室可能很棘手。 如果我們能用手機(jī)記錄一些我們希望機(jī)器人做什么的視頻片段，然后讓機(jī)器人學(xué)會(huì)如何自動(dòng)復(fù)制這些技能，那就太好了。”