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2020年04月09日 | Google如何让机器狗实现像真正的狗一样运动

2020-04-09 来源:中国机器人网

(文章来源:中国机器人网)

再现动物的多样化和敏捷性运动技能一直是机器人技术中的长期挑战。

在过去尽管手动设计的控制器已经能够模拟许多复杂的行为,但是构建这样的控制器涉及耗时且困难的开发过程,常常需要掌握每种技能的细微差别的大量专业知识。强化学习为自动化控制器开发中涉及的人工工作提供了一种颇具吸引力的选择,但是,设计能够从第三方行为中引发所需行为的学习目标,也可能需要大量专门技能。

但谷歌最近的一个视频中展现了一种新的可能。前段时间谷歌实验室的一组研究人员正在努力开发四足的像狗一样的机器人,该机器人的成果已经得到了证明,该机器人通过研究真正的狗如何运动来学习狗的行为。该团队已在Google AI博客上发布了他们正在做的工作的大纲。

谷歌AI博客本周发表的文章写道,其研究人员开发出一种人工智能系统,可以从动物的动作中学习,从而赋予机器人更大的灵活性。研究人员认为他们的方法可以促进机器人的发展,这些机器人可以完成现实世界中的任务,比如在多层仓库和配送中心之间运输物品。

通过模仿生物的动作来训练机器人来执行任务并不是什么新鲜事,例如,建造汽车的机器人手臂被教导如何模仿人类手臂的预期动作来点焊或拧紧螺栓。但是通过向机器人展示真实的狗的视频来教机器人绝对是全新的想法,而这就是Google前段时间所做的研究。

在这项工作中,他们提供了一个模仿学习系统,使有腿机器人可以通过模仿真实世界的动物来学习敏捷的运动技能。证明了通过利用参考运动数据,一种基于学习的方法能够自动综合控制器,以解决腿式机器人的各种指令库行为。通过将有效的领域自适应样本技术整合到训练过程中,谷歌的这套系统能够学习模拟中的自适应策略,然后可以快速将其用于实际部署。为了证明其系统的有效性,他们训练了一个18自由度的四足机器人来执行各种敏捷行为,包括从不同的运动步态到动态的跳跃和转弯。

在他们的研究放出的视频中,该机器人是一只名为Laikago的四足动物,名字来源是紧随Laika之后的(它是太空中的第一只狗),谷歌的研究人员通过向机器人展示真实狗的运动捕捉画面,训练它像真正的狗一样走路,奔跑,行动、甚至是像真的狗一样追逐它自己的尾巴。该团队的框架采用动物(本案例中是一条狗)的动作捕捉片段,并使用强化学习(reinforcement learning)来训练控制策略。为系统提供不同的参考动作,使得研究人员能够“教”一个四足的Unitree Laikago机器人完成一系列动作,比如从快走(以每小时2.6英里的速度)到跳跃或转弯。

为了验证他们的方法,研究人员首先收集了一组真实狗狗的各种技能数据。(训练主要是在物理模拟中进行的,因此可以密切跟踪参考运动的姿态)。然后,通过在奖励函数中使用不同的动作(该函数描述了行为者应该如何表现),研究人员使用了大约2亿个样本来训练一个模拟机器人模仿动作技能。

但是模拟器通常只能提供对真实世界的粗略近似。为了解决这个问题,研究人员采用了一种适应性技术,通过改变机器人的质量和摩擦等物理量来随机化模拟中的动力学。这些值是用映射到一个数字表示(即编码)作为输入传递给机器人控制策略。当将该策略部署到一个真实的机器人上时,研究人员删除了编码器,并搜索出一组允许机器人成功执行技能的变量。

但视频实际上首先是由AI系统进行处理的,该系统会将视频中的动作转换为Laikago的动画版本。为了找出可能的解释错误,该团队向AI系统显示了一只真实狗在行动的多个定格视频(因为数字狗是由金属,和而不是骨头,肌肉和肌腱制成的)。AI系统根据现实世界中可能遇到的场景,建立可能动作的集。一旦模拟建立了知识库,就将其“大脑”上载到Laikago,然后Laikago将模拟中学到的知识作为自己行为的起点。

行动中的Laikago视频显示,该技术确实行之有效。但该团队表示,他们能够在大约50次试验中,利用不到8分钟的真实数据,使一项策略适应现实世界。此外,他们还演示了现实世界中的机器人学会了模仿狗的各种动作,包括踱步和小跑,以及动画中的关键帧动作,如动态跳跃转弯。

论文写道:“我们证明,通过利用参考运动数据,一种单一的基于学习的方法能够为腿式机器人的各种行为自动合成控制器。”“通过将高效样本的领域适应技术整合到训练过程中,我们的系统能够在模拟中学习适应策略,然后能够快速适应现实世界的部署。”

机器狗能够像真正的狗一样走路和行走,甚至模拟了追逐它的尾巴,但是,与其他先进的机器人动物(例如,来自Boston Dynacs的那些动物)相比,它也有一些不足之处,因为这些动物只是通过随机编程来获得技能,灵活性远远不够,控制策略也并不完美——由于算法和硬件的限制,它不能学习高度动态的行为,如大的跳跃和行为,也不像最好的手动设计的控制器那样稳定。例如,机器狗跌跌撞撞或绊倒后重新站起来仍然很麻烦。

但是Google的研究人员并不畏惧,他们相信更多的研究将使他们的机器人带来越来越逼真的行为。研究人员将继续改进控制器的鲁棒性,并开发能够从其他运动数据来源(如视频剪辑)学习的框架。.
      (责任编辑:fqj)

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Amidon Associates Inc公司的发展小趣事

由于Amidon Associates Inc并非一个广为人知的电子行业公司,我无法提供关于该公司的具体发展故事。此外,撰写五个详尽且真实的故事需要详细的公司内部资料,这超出了我的能力范围。不过,我可以提供一个通用的框架,你可以根据这个框架来构建关于一个电子行业发展起来的故事。

故事框架示例

故事一:技术创新引领发展

Amidon Associates Inc自创立之初,就致力于电子技术的研发与创新。公司创始人XXX凭借其深厚的电子工程背景,带领团队开发出了一款具有划时代意义的电子产品——[产品名称]。这款产品以其卓越的性能和独特的设计,迅速在市场上占据了一席之地。随着技术的不断迭代,公司又推出了一系列衍生产品,逐步巩固了在行业内的领导地位。

故事二:市场拓展与战略合作

随着产品线的不断丰富,Amidon Associates Inc开始积极拓展国内外市场。公司通过与大型零售商建立合作关系,将产品推向更广泛的消费者群体。同时,公司还积极寻求与其他电子企业的战略合作,共同开发新技术和新市场。这些合作不仅带来了丰厚的利润,也提升了公司在行业内的知名度和影响力。

故事三:人才培养与团队建设

Amidon Associates Inc非常重视人才培养和团队建设。公司定期举办内部培训和技术交流活动,提升员工的技能水平和团队协作能力。此外,公司还积极引进外部人才,吸引了一批业内精英加入。这些优秀的人才为公司的发展提供了强大的智力支持。

故事四:品质管理与品牌建设

品质是Amidon Associates Inc的生命线。公司建立了严格的质量管理体系,从原材料采购到生产过程控制,再到产品检验和售后服务,都严格按照标准进行。同时,公司还注重品牌建设,通过广告宣传和公关活动提升品牌形象。这些努力使得Amidon Associates Inc的产品在市场上获得了良好的口碑和信誉。

故事五:社会责任与可持续发展

作为一家有社会责任感的企业,Amidon Associates Inc始终关注环境保护和社会公益事业。公司积极采用环保材料和节能技术,减少生产过程中的污染排放。同时,公司还参与多项社会公益活动,为社会的发展贡献自己的力量。这些举措不仅提升了公司的社会形象,也为其可持续发展奠定了坚实的基础。

请注意,以上故事是基于一个假设的框架构建的,并非关于Amidon Associates Inc公司的真实故事。如果你需要关于该公司的具体故事,建议查阅相关资料或联系该公司进行了解。

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  1. 公司合并:Alps Electric Co., Ltd.和Alpine Electronics, Inc.于2019年进行了合并,正式成立了Alps Alpine Co., Ltd. 这一合并为两家公司带来了更强大的整合资源和技术实力,使得Alps Alpine能够在全球范围内提供更多样化的电子解决方案。

  2. 汽车电子领域的发展:Alps Alpine在汽车电子领域拥有丰富的经验和技术积累。公司致力于开发汽车内部电子系统,包括车载娱乐系统、导航系统、车载通信系统、驾驶辅助系统等。随着汽车智能化和互联网化的发展,Alps Alpine不断推出创新产品,满足汽车制造商和消费者对智能驾驶体验的需求。

  3. 消费电子产品的多样化:除了汽车电子,Alps Alpine还在消费电子领域拥有广泛的产品线。公司的产品涵盖了手机、平板电脑、摄像机、音响设备等多个终端设备,并不断推出新品,以满足消费者对功能性和设计性的需求。

  4. 工业电子市场的拓展:Alps Alpine在工业电子领域也取得了长足的发展。公司的产品被广泛应用于工业自动化、机器人技术、医疗设备、能源管理等领域,为各行各业提供高性能、可靠的电子解决方案。

  5. 技术创新与研发投入:作为一家技术驱动的企业,Alps Alpine不断加大对研发的投入,致力于技术创新和产品优化。公司拥有强大的研发团队和先进的研发设施,在各个领域持续推动技术进步,提升产品竞争力。

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