“跑酷”机器狗可以跳跃、爬过复杂的障碍赛道

受狗启发的四足机器人已经证明能够完成各种任务，从远程监控体育场馆、引导盲人到检查潜在危险的研究区域。这些机器人通常比笨重的双足机器人更灵活，但它们大多无法与毛茸茸的犬类机器人流畅优雅和运动能力相媲美。现在，一种新型攀爬机器人正在突破这些四足机器人的能力界限，而且它做得很出色。

苏黎世联邦理工学院的研究人员正尝试利用一种新型高机动性机器人来缩小机器人与动物之间的机动性差距，这种机器人能够在障碍赛道上奔跑、跳跃和爬行。

研究人员本周在《科学机器人》杂志上发表了他们的研究成果，他们打算教会 ANYmal（一款由 ANYbotics 公司制造的 100 磅重的四足机器人）模仿人类“自由奔跑者”，即从事一项被很多人称为“跑酷”的地下运动。

简而言之，跑酷的核心是以最快的速度从一个点到达另一个点，通常需要快速爬行和跳跃穿越沿途的障碍物。跑酷是在障碍赛道上或人口稠密的城市地区进行的，需要运动能力和快速决策能力的结合。ANYmal 胜任这项任务。新改进的机器人能够以每秒六英尺的速度完成下面的基本跑酷路线。

ANYmal 是如何学习跑酷的？

苏黎世联邦理工学院分享了一段刚训练好的 ANYmal 机器人的视频，视频显示，这只强壮的红色机器人爬上一个小木梯，然后越过一个小间隙，降落在另一个平台上。机器人不放慢步伐，向前冲，然后俯冲到障碍物下方，动作类似于扫帚虫。ANYmal 迅速将自己推回原位，这样它就可以垂直爬上另一个比它身体略高的板条箱。视频显示，即使障碍物的排列顺序不同，机器人也能完成比赛。

ANYmal 使用机载激光传感器来感知周围环境并创建地图，以便自主规划和执行行进路径。四条轻质碳纤维腿和 12 个相同的马达将其推向目标。ETH 研究人员开始使用由三个独立模块组成的神经网络来改善机器人的运动，每个模块分别用于运动、感知和导航。

研究人员在论文中表示，他们开发了 ANYmal 的导航元素，以了解机器人在行走、跳跃和蹲伏方面的能力。有了这些背景知识，ANYmal 可以根据所要避开的障碍物类型自动调整其行为。最终结果是：机器人可以快速识别并对一系列障碍物做出反应，并穿越

他们。

据报道，ETH 博士生 Nikita Rudin 是研究 ANYmal 改进工作的研究人员之一，他本人也是一名跑酷爱好者，并在研究过程中利用了这一经验。

“在项目开始之前，我的几位研究员同事认为，腿式机器人已经达到了其发展潜力的极限，但我有不同的看法，”鲁丁最近告诉《科学日报》 。“事实上，我确信腿式机器人的力学设计还有许多可做的。”

研究人员使用完成跑酷课程的人类自由奔跑者样本训练该模型。ANYmal 通过在重复的模拟环境中进行基本的反复试验来学习新技能。最终，该机器人被部署在一个物理障碍课程中，它利用在模拟中学到的经验来完成课程。

研究在一份声明中表示：“通过努力达到自由奔跑者的敏捷性，我们可以更好地了解从感知到驱动的整个流程中每个组件的局限性，规避这些限制，并全面提高机器人的能力，从而为许多新应用铺平道路，例如在倒塌建筑物或复杂的自然地形中进行搜索和救援。”

跑酷灵感可以提高机器人的搜索救援和太空探索能力

与人类的自由奔跑不同，ANYmal 的新技能不仅仅是为了看起来很酷。展望未来，研究人员认为，类似的改进可以应用于搜索和救援机器人，帮助它们在搜索和救援任务中跳过障碍物或冲进困难区域。研究人员指出，有一天，这些相同类型的进步甚至可能帮助太空探索机器人穿越月球和其他行星的崎岖岩石表面。增加的位置也可能适用于调查瑞士日内瓦大型强子对撞机危险区域的四足机器人。

目前，这些用例在很大程度上仍是假设性的。与此同时，ANYMal 将与波士顿动力公司的 Spot 和 Atlas 机器人一样，成为越来越多能够以不可思议的方式执行曾经只属于生物的运动技能的金属机器之一。