仿人机器人如何学习上楼梯、下坡、下棋、软力控按摩、地面行走不平等技能?本文以2021年发布的大型仿人服务机器人为基础Walker X例如,介绍仿人机器人的技术难点、落地情况和科研合作思路。
创造一个好的仿人机器人这是最基本的。如果这方面做得不好,机器人在运动过程中很容易摔倒。
与上一代 Walker 与机器人相比,新一代 Walker X 能走得更快更稳,最大步行速度提高到 3 公里 / 可适应斜坡、楼梯、地砖、厚地毯、草坪、碎石等结构化地形 10 重物或双手负载的重物 3 千克重物行走。若在行走或单腿站立时承受外部冲击,Walker X 也能保持平衡。这背后离不开等能力升级。
为了实现 Walker X 快速行走通过虚拟本体激励轨迹、足腰协调步态、摆动腿运动轨迹优化等算法提高了其平衡能力,充分发挥了伺服硬件的性能。
在不平整的地面上行走涉及到一种新的脚姿势控制算法。该算法可以使机器人的脚像人一样,在接触障碍物时具有灵活的自适应性,并在脚完全接触地面后提供足够的支持,以确保机器人的稳定性。
此外,由于 Walker X 定位是家用服务机器人,与人类相处时难免会受到外部冲击。为了抵抗冲击,研究人员采用全身动量控制方案来改进 Walker X 单腿站立时的稳定性也采用了各种策略和方法,如立足点调整、柔软控制和姿势控制,以确保其行走过程中的抗冲击性。
如果你想在现实世界中不摔跤,光走肯定是不够的。你必须学会「看路」,即导航和避障。 Walker X 研发人员采用了这种能力和,前者可以帮助机器人自动选择全球最佳路径,后者支持 2.5D 通过计算二维避障,可以获得三维避障的效果。
作为家用机器人,除了避免障碍,Walker 还得学会与人交互,比如在用户回家时确认用户身份,根据手势完成一些指令等。
身份确认有赖于。人脸识别结合自主研发的跨风格人脸数据生成技术,在培训过程中增加了实际场景的模糊增强,使提取的人脸特征更具表现性,其识别效果在 LFW、MegaFace 等待公开数据集处于领先地位。在此基础上,基于深度学习的人脸质量评价、人脸姿势估计、人脸背光检测等算法也自行开发,提高了背光、暗光等环境下人脸识别的可靠性。
分为 1.5 米和 5 米有两个距离范围。前者采用模型压缩减少、定量处理等技术,边缘端计算能力低;后者识别距离远,目标识别能力小,识别精度高。目前,Walker X 已经支持 18 包括类手势识别 12 类单手手势和 6 类双手手势。比如说,Walker X 能够识别停止的手势,并能够做出决反馈,停止正在进行的行动。
让机器人帮助人们工作一直是该领域研究人员的方向和动力。以帮助人们倒水的例子来解释技术和困难。
在接到「倒水」机器人之后,机器人首先需要「想」先走到冰箱前,打开冰箱门,然后拿出瓶装水,拧开瓶盖,把水倒进杯子里。「想」涉及的过程,即对执行动作进行排序;去冰箱的过程涉及到。可以看出,上述一系列技术实际上是为了「干活」铺路。但除此之外,取出瓶装水、拧开瓶盖等操作还涉及到。等技术。
在物体识别和检测方面,算法不仅需要知道目标物体(瓶装水)的类别,还需要知道位置坐标,然后让机器人根据这些信息捕获。一般来说,服务机器人的物体识别算法需要识别数百种物体,类别之间的数量极不平衡。因此,研究人员通过计算每类物体的有效样本数量来解决类别之间的数量不平衡。此外,该算法还使用共存归一化指数函数来解决具有多个标签的物体的问题。目前,Walker X 在各种环境下,已经实现了100多个未建模的日常物体的稳定识别。
机器人在获取目标对象(瓶装水)的类别、坐标等信息后,将进行下一步的抓取、打开瓶盖、倒水等操作,这些动作测试了其手眼协调能力。以抓取为例。为了做好这项简单的工作,机器人需要知道最好的抓取点在哪里,每个关节需要扭转多少度,所需的抓取力有多大,如何避免抓取过程中的障碍物。为了保证捕获的可靠性,研究人员采用了基于数据驱动的捕获规划范式,通过物理模拟环境生成未建模物体捕获数据,并训练捕获预测深度神经网络。目前,Walker X 根据仿人机器人的特点开发的抓取功能,如指定物体抓取、足腿移动抓取、全身协调抓取等。
如果机器人专注于工作,「机器」二字,所以情感研究更关注机器人「人」的属性,就是「」这需要给机器人一定的情感互动能力。
Walker X 有一个新升级的多模态交互系统,可以实现视觉、听觉、触摸和环境多通道感知。它还内置了本土 28 机器人情感系统和四维灯语系统可以主动与人互动,与用户建立共情。
从 Walker X 从技术系统可以看出,机器人是技术的集成者,仿人机器人是机器人皇冠上最亮的明珠之一。如果你想做好每一个方面,单靠一个公司的力量可能是不够的。因此,建立了一个优秀的选择技术。
像 Walker 这种大型服务机器人研究内容广泛,技术难度大。因此,现在我们以一种开放的方式,将公司在这一领域取得的一些成就放在平台上,向全球高校和科研人员开放,让大家共同推动机器人的研发和进步。
具体来说,该平台的开放可以分为三个层次。底层主要涉及硬件通信协议,允许外部研究人员进行一些开发。中层主要涉及运动控制、手眼协调、语音、视觉、操作系统等控制算法,需要各方共同丰富。上层主要涉及一些应用程序,并提供各种各样的应用程序 API 的接口,帮助用户在不改变底层的情况下开发各种细分场景下的机器人 APP。
基于此平台,优必科技与卡内基梅隆、清华大学、华中科技、华南理工大学等世界知名大学合作,在体育控制、感知、手臂合作、情感互动等领域取得了一些研究成果。
这是一个的结果,「现在国家也开始推广人工智能和机器人专业,但实际上。而 Walker 它是一个很好的科研合作平台,可以促进整个行业的快速发展。」
刚才提到仿人机器人是机器人皇冠上最亮的明珠之一。既然难度这么大,为什么优秀的技术还坚持这条轨道?的考量。
。创造优秀必选科技 Walker 愿景是让机器人进入千家万户。因此,它必须尽可能适应人们创造的各种环境,如楼梯、门把手、桌椅、长凳、家用电器等,而不是让人们改变环境来适应机器人。与其他形式的机器人相比,仿人机器人在面对这种环境时要方便得多,可以投放到需要与人打交道的各种场景,如养老、医疗卫生、科普教育、公共服务等。此外,仿人机器人的外观和交互方式也更加友好,能够满足人类情感交互的需要。
。对于最佳选择,研发前沿技术支持公司其他产品的应用也是如此 Walker 研发的意义之一。从这个角度来看,Walker 是优选产品之树「树干」,现有的智能教育机器人悟空,为公司其他产品(树枝)提供营养Yanshee、Ebot、AMR 智能物流机器人,紫外线消毒机器人 ADIBOT 净巡士以及 2021 在春晚舞台上使用的拓荒牛等产品 Walker 相关研发成果。反过来,这些产品形成了市场和应用,也可以继续支撑 Walker 进一步研发迭代。
「优秀的选择技术希望走两条腿,一方面是技术研发,另一方面是商业实施。技术的提高提高了这些产品的体验、技术门槛和核心竞争力;另一方面,这些产品可以在应用场景中提供 Walker 提供反馈以优化产品。这两个方面相辅相成。」
。「在国家层面,仿人机器人是代表国家工业和科技水平的综合性科技产品,也是衡量国家科技创新能力、制造业实力和智能服务水平的重要标志。」
为实现这些愿景,Walker 机器人
Walker 机器人的四次迭代。