算法教会机器人安全地打滚卖萌

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在六月举行的一次大型机器人大赛中，数百万美元的机器人们挣扎着完成甚至最简单任务，比如爬楼梯；有些甚至踩准无懈可击的漫画时机翻倒，但是这些有趣的失误却导致了机器人的仪器、马达和其他组件的毁灭性破坏。

对于这些笨手笨脚的机器人来说幸运的是，研究者们正在探索使机器人更优雅安全地倒下。随着机器人使用在更复杂的环境中，以及工程师们实验用腿而不是轮子移动的机器，该工作将变得非常重要。

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佐治亚理工学院的研究者们受人类摔倒时伸出手臂或腿来缓冲跌倒所启发，“当你跌倒时，你试着耗散能量，”在学院和研究生Sehoon Ha(现在工作于迪士尼匹兹堡研究所)开展了该研究的计算机科学教授Karen Liu说，“每次你和地面接触，一些能量就会消散。”

Liu与Ha设计了一个算法，让失衡中的机器人求解如何扭曲身体，以更少的力量冲击地面。该算法计算如何创建一系列与地面的接触点，以分散下落的冲力。

上个月在德国的一个会议上，来自佐治亚理工的两人描述了在一个叫做BioloidGP的小型人形机器人上测试算法，以及对一个叫做Atlas的大型人形机器人的模拟，后者由波士顿动力开发，该公司专门制造先进的有腿机器，现在是字母表的一部分。六月赛事有中好几个团队使用了Atlas机器人。在称为DARPA机器人挑战赛的该活动中，遥控操作的机器人竞赛完成一系列任务，包括驾驶高尔夫球车、打开一系列门、以及操作电钻。

该DARPA赛事主要是用来模拟机器人在帮助受损核电站时会遇到的问题，但也强调了机器人工作在几乎任何正常人类环境中的其余挑战。

带领伍斯特理工学院团队的Matt DeDonato说，说大多数参与者更专注于保持直立而不是制定更好的跌倒方式，这尤其是因为每次跌倒都导致巨额计时惩罚。为了减少损失，他的团队与CMU合作研究者们操作的Atlas机器人在检测到摔倒时，会关掉其致动器并瘫软。但其团队在DARPA赛事中保持了机器人直立的DeDonato说，随着机器人变得商业化，这个领域需要更多探索。他说：“某个时候你一定会摔倒的。”

波士顿动力创始人和四足机器人先驱Marc Raibert说他的团队在研发叫做大狗的四足机器人时开始思考如何保护摔倒的机器人。第一个想法是检测到摔倒时使四肢僵直。他说：“这导致四肢充当了长杠杆，当它们击中地面时对关节施加很大力量，我们实际上把一些腿从机器人上干净利落地折断下来，所以我们重新编程大狗在摔倒时放松关节。我们现在建造的所有机器人在检测到失去平衡时，都会做类似的事情。”

Liu说她的小组也对设计机器人在跌倒时避免伤害到人类的方式感兴趣。她说这可能涉及以某种方式平衡，使得更不可能朝一个人身上摔去。

然而，迄今为止开发出的方法受到传感能力和大多数机器人计算能力的限制。佐治亚理工在他们的实验中使用了机器人头部的加速度计和外部动作捕捉相机。Liu指出计算如何最好地摔倒的复杂性解释了为什么这么多动物包括人类都有一个神经系统来自动作出反应。

“这就是为什么我们会有反射，我们正在考虑为机器人建造类似神经系统的东西。”Liu说。

本文译自 TechnologyReview，由 王丢兜 编辑发布。