騰訊機器狗首次曝光！腳踩梅花樁，功夫很到家
一只能走梅花樁的機器狗
金磊 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
最近因為馬老師，「中國功夫」話題甚是火熱。
那我們今天就來看一只很有「武德」的機器狗——能跑、能跳，而且還能走梅花樁！
這只四足機器人名叫Jamoca，由騰訊 Robotics X 實驗室打造，借用了云深處的硬件來承載系統技術。
Jamoca 是國內首個能完成走梅花樁復雜挑戰的四足機器人，其工作進展屬于移動方向上的技術突破，也是機器人最基礎的能力之一。
話不多說，是時候展現真正的技術了。
梅花樁上迎來新「武者」
Jamoca的本體，是基于外部提供的硬件平臺改裝。
它的「三圍」信息如下：
重約70公斤，長1米、寬0.5米、站高0.75米。
除了在外部構造之外，研究人員還為它打造了一個能應對復雜環境的智能大腦。
這個大腦就讓 Jamoca 能行走、小跑和跳躍，并賦予了它「自主定位」和「避障」的能力。
OK，接下來我們就來看下，它要挑戰的「梅花樁」長什么樣。
據了解，這次要挑戰的梅花樁高60厘米、呈20°斜面角度的臺階，鄰樁最大高度差16厘米，并且間距不等。
其中，考驗機器人移動能力的難點主要有兩個：
- 理解梅花樁的排布（包括位置和高度）
- 選擇最佳落腳點及路線并穩定精準地行走（落腳到梅花樁中心點）
然后這位「武者」就準備展示「真功夫」了。
從它挑戰的結果看，Jamoca已經達到了極高的技術標準：
- 誤差1厘米內的感知定位
- 根據環境進行的10毫秒級路線規劃
- 基于動力學的1KHz實時力矩控制
- 梅花樁中心點1厘米內的落腳誤差
- 以及全系統的高度協同
據騰訊 Robotics X 實驗室研究員介紹：
和國際上其他四足機器人走木塊的場景比較，此次 Jamoca 所挑戰的梅花樁落腳面積更小、高度更高，并有臺階的組合，實現的難度要更大。
怎么打造這只「功夫狗」？
Jamoca展現的基本功，確實有夠扎實。
而它背后的技術實力，也是非常夠硬核了，主要體現在精準環境感知、最優運動線路規劃和實時運動控制等方面。
在精準環境感知方面，Jamoca 創新性地實現了魯棒的眼腳標定，并利用RGB-D相機對周圍環境進行實時的感知。
通過特征點匹配的方式，對 Jamoca 自身的運動軌跡進行在線跟蹤，并將基于視覺的定位信息與基于運動學的里程計信息和 IMU數據進行融合，提高了定位追蹤的精度和頻率。
同時，利用算法識別和提取出臺階和梅花樁的表面區域范圍和中心點位置，將定位和識別的數據進行融合，從而重建出整個三維運動場景。
在最優運動線路規劃和實時運動控制方面，Jamoca 基于感知系統實時感知到的機器人本體及梅花樁位置信息，基于質心動力學，實現在線的質心軌跡生成和落腳點規劃。
在保證機器人的四條腿可以安全地踏到下一步的梅花樁的同時，優化出一條本體移動長度最短、綜合耗力最小的運動軌跡，并且可以在線持續地進行上述運動規劃。
同時，基于實時本體狀態估計，Jamoca 能夠結合質心動力學模型來構建優化問題，實時求解機器人足端所需的地面反作用力。
并結合反饋控制實現精準魯棒的實時力控，可完成行走、對角小跑以及跳躍等的運動控制。
不同于預先設計好規則之后做重復的運動的工業機器人，Robotics X 實驗室更關注機器人有意識、有判斷的自主特性研究，目的就是：
要在有很大不確定性的動態環境里，能夠實現機器人的自主判斷、自主決策，并自主完成任務。
現階段，Jamoca 主要用于實驗室內部科研實驗。
至于未來的應用場景，騰訊表示：
會考慮一些潛在的應用場景，希望最終能夠服務于人，它的未來也非常值得期待。
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