四足機(jī)器人并不罕見(jiàn)，現(xiàn)如今被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、救援、探索以及一些高危環(huán)境中，但這些環(huán)境中變化特別大，極有可能遇到突發(fā)情況比如濃煙，地形崎嶇等，使四足機(jī)器人行動(dòng)受限。

為了解決這樣的問(wèn)題，一款可以在各種非典型環(huán)境中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的“盲目運(yùn)動(dòng)”的四足機(jī)器人誕生了。據(jù)悉，這款機(jī)器人將會(huì)在5月29日在倫敦舉行的機(jī)器人與自動(dòng)化國(guó)際會(huì)議(ICRA)上首次與公眾見(jiàn)面。

起初，研究人員們?cè)诮鉀Q機(jī)器人遇到特殊視覺(jué)障礙時(shí)如何感知這個(gè)難題的時(shí)候，嘗試研發(fā)在低光線下看得清的機(jī)器人“眼睛”，受到墨魚(yú)的啟發(fā)，工程師們制造了一個(gè)W形瞳孔并將其連接到一個(gè)球形透鏡，并在“眼睛”的內(nèi)表面添加了柔性偏振材料和一系列圓柱形硅光電二極管，用于將光子轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這種機(jī)器人眼睛在光線不足的環(huán)境中比目前大多數(shù)機(jī)器人使用的眼睛效果更好。

(資料圖片)

一些頭足類動(dòng)物（如墨魚(yú)）的眼睛具有特殊的瞳孔形狀，被稱為“W型”瞳孔，這種瞳孔形狀看起來(lái)類似于一個(gè)W，具有兩個(gè)凹曲的邊緣，可以通過(guò)調(diào)整瞳孔的寬度和形狀，魷魚(yú)和烏賊可以控制光線的進(jìn)入角度，這樣的瞳孔形狀可以幫助它們更好地適應(yīng)海洋環(huán)境中的不同光線強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用這種W型瞳孔的機(jī)器人眼睛與其他機(jī)器人眼睛相比，新設(shè)計(jì)能在測(cè)試照片上檢測(cè)到更多細(xì)節(jié)，并且將昏暗物體的輪廓轉(zhuǎn)換比普通機(jī)器人的眼睛更準(zhǔn)確，它可以更好地處理弱光或黑暗條件，也能更好地處理盲點(diǎn)。

但好的攝像頭并不能滿足機(jī)器人在極端環(huán)境下的工況，如果遇到傳感器失靈等問(wèn)題，機(jī)器人在工作環(huán)境中將變成一坨廢鐵，于是科研人員們繼續(xù)探究一種新技術(shù)，使機(jī)器人可以在視覺(jué)確認(rèn)受阻的災(zāi)難性情況或者在沒(méi)有視覺(jué)或觸覺(jué)傳感器幫助的情況下，仍然可以在不平整的環(huán)境中移動(dòng)。

韓國(guó)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為DreamWaQ的技術(shù)，它可以使機(jī)器人在沒(méi)有視覺(jué)幫助的情況下也能四處走動(dòng)，就像一個(gè)人晚上摸黑去洗手間時(shí)的行走狀態(tài)一樣，因此取名為DreamWaQ，只需將這項(xiàng)技術(shù)安裝在任何有腿機(jī)器人的頂部，更多的機(jī)器人將變成DreamWaQer。

據(jù)研究人員透露，該控制器是基于機(jī)器深度學(xué)習(xí)而開(kāi)發(fā)的，控制器可以通過(guò)從模擬器中提供的各種環(huán)境數(shù)據(jù)，快速計(jì)算出適合步行機(jī)器人每個(gè)電機(jī)的控制命令，它與現(xiàn)有的從模擬中學(xué)習(xí)的控制器最大的不同之處是，新的控制器可以直接應(yīng)用于各種可以步行的機(jī)器人，而無(wú)需單獨(dú)為某一機(jī)器人重新編程，減少了針對(duì)性調(diào)試的過(guò)程。

DreamWaQ控制器主要由兩部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，分別是負(fù)責(zé)估計(jì)地面和機(jī)器人信息的預(yù)估網(wǎng)絡(luò)和負(fù)責(zé)計(jì)算控制命令的策略網(wǎng)絡(luò)，預(yù)估網(wǎng)絡(luò)通過(guò)使用慣性信息和關(guān)節(jié)信息估計(jì)地面信息，并對(duì)機(jī)器人目前的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，然后將這些信息被傳遞給策略網(wǎng)絡(luò)，用于生成最佳的控制命令，在模擬的過(guò)程中，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)會(huì)同時(shí)地進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，以至于在之后遇到相同情況下可以迅速做出反應(yīng)。

在支持GPU的PC中，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程只需要大約一個(gè)小時(shí)，機(jī)器人僅使用機(jī)器人內(nèi)部的慣性傳感器(IMU)和關(guān)節(jié)角度的測(cè)量，通過(guò)匹配模擬學(xué)習(xí)中類似的環(huán)境進(jìn)行移動(dòng)。如果它突然遇到偏移的情況，比如遇到了樓梯，它只能在腳碰到臺(tái)階后才知道，但會(huì)在腳接觸到地面的那一刻迅速繪制出地形信息，然后將適合估計(jì)的地形信息的控制命令傳輸?shù)矫總€(gè)電機(jī)，從而能夠快速適應(yīng)步行。

目前，這款機(jī)器人已經(jīng)不僅停留在實(shí)驗(yàn)室層面，它更多被帶到室外環(huán)境下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)將會(huì)測(cè)試該機(jī)器人在路面崎嶇的環(huán)境下變速行駛，并測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中的不依賴傳感器的理論在自然環(huán)境下的工作情況，為新一代的更具探索能力的機(jī)器人做充分的技術(shù)儲(chǔ)備。