研究人员开发出新学习框架 可使人形机器人跌倒后迅速站起来

盖世汽车讯 人形机器人的身体结构与人类相似，可以快速有效地处理现实世界中的各种任务。近年来，这些机器人及其底层控制算法得到了显著改进。它们中的许多现在可以移动得更快，模仿各种类似人类的动作。

由于这些机器人被设计成像人类一样行走或奔跑，因此它们用两条腿保持平衡，有时会与物体相撞或在不平坦的地形上绊倒，摔倒在地。然而，与跌倒后可以轻松站起来的人类相比，人形机器人需要人类的帮助才能重新站起来。

图片来源：伊利诺伊大学

据外媒报道，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（University of Illinois Urbana-Champaign）的研究人员最近开发出新的机器学习框架，可以让人形机器人在跌倒后自动站起来并恢复。该框架相关论文已发表在arXiv预印本服务器，并表示可以使这些机器人更加自主，有助于未来大规模部署。

“手工设计用于起身的控制器很困难，因为人形机器人跌倒后可能会处于各种不同的状态，而且人形机器人预计会在具有挑战性的地形上运行，”研究人员Xialin He、Runpei Dong及其同事在论文中写道。“本文开发了一个学习框架来生产控制器，使人形机器人能够从不同地形的不同配置中站起来。”

该研究团队开发的新框架名为HUMANUP，它依赖于强化学习（RL）方法。这种方法旨在提高人形机器人站起来的能力，无论它们跌倒时处于什么位置。

“与之前成功的人形运动学习应用不同，站起来的任务涉及复杂的接触模式，因此需要准确地模拟碰撞几何和更稀疏的奖励，”研究人员写道。“我们通过遵循课程的两阶段方法来应对这些挑战。”

HUMANUP RL框架跨越两个不同的阶段。在第一阶段，该框架专注于确定允许机器人站起来的良好肢体轨迹，这对机器人动作的平稳程度或执行这些动作的速度施加了最小的限制。

另一方面，在第二阶段，该框架改进了前一阶段发现的动作，最终将它们变成机器人可以执行的平滑而缓慢的动作。值得注意的是，这些改进的动作也应该有效，无论机器人的位置和跌倒的地形如何。

研究人员在模拟和现实环境中测试了该框架，并将其部署在Unitree G1人形机器人上，这是中国宇数科技（Unitree Robotics）开发的先进机器人系统。既过发现，该方法可以让机器人在跌倒后自主恢复，无论它处于什么位置和下面的地形如何。

“我们发现这些创新使现实世界中的G1人形机器人能够从我们考虑的两种主要情况下站起来：a)仰卧和b)俯卧，这两种情况都是在平坦、可变形、光滑的表面和斜坡上测试的（例如，草地和雪地），”研究人员写道。“据我们所知，这是在现实世界中首次成功展示人类大小的人形机器人学习到的起身策略。”

这种新型框架前景光明，不久将得到进一步改进，并部署到其他人形机器人上，使它们具备跌倒后自动站起来的能力。这将有助于进一步推进机器人的发展，促进在未来的广泛应用。