陳根：MIT迷你獵豹機(jī)器人，創(chuàng)奔跑速度新紀(jì)錄

文/陳根

在DARPA（美國國防部高級研究計劃局）部分資助下，MIT開啟了獵豹機(jī)器人Cheetah項目。獵豹機(jī)器人從第一代開始便表現(xiàn)十分驚艷：它能自主跨越障礙物、實現(xiàn)每小時30 英里（約 48 公里）的高速奔跑。

在第一代獵豹機(jī)器人成功研發(fā)以后，MIT又對其進(jìn)行了第二代、第三代的升級。其中，第三代獵豹機(jī)器人（Cheetah 3）是約90磅重的四足機(jī)器人，體型大約有一只成年拉布拉多犬那么大。由于采用的是腿式，而不是輪子，獵豹3能更好地在崎嶇地形行走，它的穩(wěn)定性十分可靠，甚至能依靠三只腿保持平衡。

不僅如此，2019年，MIT的研究人員還在三號獵豹機(jī)器人（Cheetah 3）基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)迷你獵豹機(jī)器人（Mini Cheetah）。迷你獵豹僅重20磅（9公斤），和一只金毛犬的重量差不多。小獵豹雖然體積較小，但它依然可以在經(jīng)歷側(cè)踢時保持平衡。倒地后，也能夠自行爬起。

當(dāng)時，迷你獵豹整體配有12個模塊化電動馬達(dá)，每條腿都配有動力髖關(guān)節(jié)（2自由度）和膝關(guān)節(jié)。馬達(dá)使用的是現(xiàn)成的廉價部件，而不是專門定制的昂貴設(shè)計模塊，其最大的關(guān)節(jié)速度為40弧度每秒。

近日，MIT研究人員再次宣布，他們研發(fā)的四足迷你獵豹機(jī)器人，打破了之前創(chuàng)下的最佳速度記錄——達(dá)到了 8.72 mph（14.04 km/h）。這項成績主要歸功于一套新穎的無模型強化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，允許機(jī)器人自己找出最佳的跑步方式、以及適應(yīng)不同的地形，而不再依賴于前置的人工分析。

具體來看，通常情況下，機(jī)器人都是在一套系統(tǒng)的指引下移動的。該系統(tǒng)會參考機(jī)械肢體是如何移動的，來分析并制作指導(dǎo)用的模型數(shù)據(jù)。但在實際應(yīng)用中，這些模型往往效率低下、且在應(yīng)對意外狀況時不夠全能。尤其當(dāng)機(jī)器人已最高速度運行時，系統(tǒng)硬件更是面臨極限壓力，使得環(huán)境建模變得更加困難。

基于此，MIT 研究團(tuán)隊選擇了一套獨特的“經(jīng)驗學(xué)習(xí)”系統(tǒng)。MIT 的迷你獵豹機(jī)器人可以通過反復(fù)試驗來自主學(xué)習(xí)，而無需人工介入。在積攢了對不同地形的足夠經(jīng)驗后，它便可在后續(xù)工作中自動改進(jìn)其行為，甚至無需在現(xiàn)實生活中積累這方面的經(jīng)驗。研究人員稱，通過模擬，迷你獵豹機(jī)器人可在靜止不動的三個小時內(nèi)，迅速積累 100 天的經(jīng)驗。

在研究人員發(fā)布的視頻中，這臺機(jī)器人在撞到障礙物后迅速繞過，以及自主學(xué)習(xí)適應(yīng)濕滑結(jié)冰路面、以及松散的礫石山丘等地形。在一套簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加持下，它能夠?qū)﹀e綜復(fù)雜的新環(huán)境展開相應(yīng)的評估。

關(guān)鍵詞： 陳根MIT迷你獵豹機(jī)器人 創(chuàng)奔跑速度新紀(jì)錄 cheetah