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你是认真的?让机器狗做守门员,还发了一篇论文

机器之心报告

《机器之心》编辑部的机器狗,不仅能跑能跳,还能踢足球,还能当守门员。

让机器狗当足球守门员靠谱吗?靠谱不靠谱,我们先看效果再下结论。

工作人员的一次非常温和的攻击,机器狗将球挡住:

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再增加一点难度,达到一个抛物线目标守门员可以踢球吗,仅此而已:

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用手扔球有作弊嫌疑吗?用脚试试,机器狗也能守门

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有趣的是,该研究还尝试让一只机器狗踢足球,另一只作为守门员,两只机器狗也可以自己踢得很好:

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看完效果,感觉机器狗作为守门员还是比较靠谱的。这只机器狗就是麻省理工学院在2019年开发的Mini Cheetah。现在加州大学伯克利分校等机构的研究人员已经为Mini Cheetah部署了新的强化学习框架,让它能够完成足球守门任务,守门成功率87.5%。.

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论文地址:

在 4 米外踢球

Mini Cheetah 的进球时间不到 1 秒

让 Mini Cheetah 学习守门还是有点困难,因为它涉及到投掷物体(如球)的高度和动态运动的位置,具体来说,一侧正在操纵一个方向和位置都不确定的快速移动的球,而对方则需要快速确定球的位置以防止进球。完成这项任务需要教机器人动态移动身体,同时确保它的脚(或脸)及时到达需要阻挡球的位置,基本上结合了两个谜题。

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该研究的解决方案是将运动控制器与末端执行器轨迹规划相结合,以便找到让 Mini Cheetah 在球到达目标不到一秒的时间内阻止的最佳方法。

完成上述过程还需要训练Mini Cheetah掌握一套有用的守门技巧,比如Mini Cheetah需要掌握近地和近地的侧边拦截,掌握俯冲到底角的技术。目标,跳到目标的顶部和上角。完成这些动作后,Mini Cheetah 可以恢复并最终安全着陆。每个技能的参考动作都是手动编程的,在模拟中训练,然后直接传送给机器人。

Mini Cheetah 防守的球门宽 1.5m,高 0.9m,球(3 号)从 4m 左右开出,球从外边跟踪,Mini Cheetah 挡住。这么小的机器狗挡球的表现令人印象深刻。

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研究表明,机器狗系统可以将在模拟中学到的动态动作和守门技能转移到真实的四足机器人上,在现实世界中随机射门的守门成功率达到 87.5%。人类足球守门员的平均成功率为 69%。研究人员表示,他们提出的框架可以扩展到其他场景,例如多技能足球。

让我们来看看这个机器狗背后的框架。

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分层强化学习框架

首先,将四足机器人作为足球守门员是一个具有挑战性的问题,因为它必须同时解决预测物体轨迹和机器人捕捉非抓取物体(球体)这两个实际问题。机器人需要在很短的时间内(通常不到一秒)对空中的球做出反应并拦截。

为了完成这一挑战,研究团队提出了一种分层无模型强化学习 (RL) 框架。该框架包含许多针对不同运动技能的控制策略,涵盖目标的不同区域。

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这些控制策略允许机器人跟踪随机参数化末端执行器的轨迹,同时执行特定的运动技能,例如跳跃阻挡球、抛球和顺势阻挡地面滚动球。

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RL 框架中包含一个高级规划器,可帮助机器人确定所需的运动技能并规划末端执行器轨迹以拦截飞向不同目标区域的球。

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该研究将上述 RL 框架部署在 MIT 于 2019 年提出的 Mini Cheetah 四足机器人上,实验表明该 RL 框架使四足机器人能够有效拦截现实世界中快速移动的球。

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之前对四足机器人 RL 框架的研究主要集中在低级运动控制上,例如让机器人以所需的速度行走并模仿参考运动。本研究中提出的框架将学习到的运动技能扩展到更高级别的任务,成功地使用先进的规划使四足机器人能够以灵活的动作精确拦截快速移动的足球。这对四足机器人的高级规划控制具有重要意义。

参考链接:

声纹识别:从理论到编程实践

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