三年推四款机器人腾讯团队主攻算法驱动腾讯RoboticsX实验室

6月4日,昨天,腾讯Robotics X实验室发布了最新的轮腿机器人Ollie。据悉,Ollie兼具轮式结构和腿部能力,可以完成跳跃、360度空翻等高难度动作。扩展感知、负载等各种功能模块后,有望进入更多生活场景。

Ollie是腾讯机器人X实验室发布的第四代机器人。去年11月,腾讯发布了最新的四足移动机器人Jamoca和自平衡轮式移动机器人;今年3月,实验室发布了第一款完全自主研发软硬件、腿轮自动切换的多模态四足动物。机器人 Max 两次都受到了广泛关注。

事实上,足运动和轮运动是当前机器人移动性研究的两个主要方向。因此机器人动力学参数辨识,腾讯机器人X Lab发布的几款机器人产品的运动模式基本属于行业一般的研究水平,但对于实验室团队来说,Ollie的发布是一个里程碑事件。

不过从目前来看,腾讯发布的轮腿机器人还是逃不过学术和小众问题。这些追求技术进步的“论文式”智能机器人,包括波士顿动力机器人,距离商业化还很遥远。.

“我们希望统筹基础研究,逐步攻克核心关键技术,最终构建系统、完整、高效的技术创新体系。” 腾讯机器人 X 实验室团队在去年 11 月接受钛媒体 App 采访时表示,希望深入探索机器人的通用能力,搭建从虚拟世界到现实世界的强大桥梁。

三年推四台机器人,腾讯团队专注算法驱动

腾讯机器人 X 实验室成立于 2018 年 3 月 15 日,由知名计算机视觉与多媒体技术专家、现任腾讯人工智能实验室主任张正友领衔。实验室主要围绕移动机器人、灵巧操作和智能体三大核心通用技术,专注于多模态移动机器人的研发。与通用人工智能、AI+医疗并称为腾讯在人工智能领域的三大核心战略。

实验室的移动技术框架包括机械设计、感知、运动规划与控制四大模块,以及整合这三者的整机系统的设计与构建。它们可以理解为机器人的躯干、眼睛、大脑和各种“器官”。“协调能力。

2020年11月20日,腾讯公布了移动机器人研究新进展:国内第一款可以完成梅花行走复杂挑战的四足移动机器人Jamoca,自平衡轮式移动机器人亮相。

腾讯机器人X实验室基于自主研发的机器人控制技术,为Jamoca打造了能够应对复杂环境的智能大脑。这个大脑使 Jamoca 能够行走、小跑和跳跃,并赋予它自主定位和避开障碍物的能力,最终达到极高的技术标准——误差在 1 厘米以内的感知定位,以及基于环境,基于动力学的1KHz实时扭矩控制,距离梅花桩中心点1厘米以内的踩踏误差,整个系统的高度协调。

(注:Jamoca完成的挑战由高度为60厘米、坡角为20°的台阶和相邻桩之间最大高度差为16厘米、不同间距的梅花桩组成。)

据介绍,为了让Jamoca能够利用机器人本体的实时感知和梅花桩的位置信息,构建基于质心动力学的优化问题,可以实现在线质心大规模轨迹生成和立足点规划。腾讯机器人X实验室团队在确保机器人四条腿能安全踏上下一步的同时,利用数据算法优化出一条移动长度最短、综合力道最小的运动轨迹,可以在线连续进行。以上运动规划。

“腾讯机器人X在自研Jamoca的过程中,对移动机器人技术原理的深入理解和创新实现。我们从理论上推导出精确的运动学和动力学模型,构建不同的优化问题来解决感知、最优解决规划和控制中的相应问题,同时保证算法的准确性、有效性、实时性和鲁棒性等。” 腾讯机器人 X Lab 团队向钛媒体 App 透露,Jamoca Ontology 由国内团队(云深度科技有限公司)开发,实验室自主设计和改造了感知系统。实验室主要从事算法驱动的研究,而不是机器人本体的设计与制造。

换言之,腾讯机器人X实验室团队专注于算法和系统集成,更多的是软件层面。

自平衡轮式移动机器人在传统轮式移动机器人的基础上,增加了动量轮及其电机驱动系统,使机器人在静止和行驶状态下均能保持平衡。并且依靠平衡算法,腾讯自平衡轮式移动机器人即使受到一定的外界干扰,仍能在保持自平衡状态的同时平稳前进。

“自研的算法 Jamoca 基于腾讯在感知、运动规划和控制方面的研究成果,实现了系统集成和集成,使 Jamoca 成为国内第一款能够完成梅花行走复杂挑战的四足机器人。”整机研发的自平衡轮式移动机器人,可以说是腾讯在机器人机械设计和整机系统设计与搭建方面的里程碑式项目。” 腾讯团队对钛媒体App表示。

时隔近七个月的今天,腾讯发布了旗下第四款机器人 Ollie,这也是团队研发的第二款轮腿机器人。

在滑动和跳跃能力方面,新款奥利机器人采用“非线性控制方法的自适应应用”,可实现360度自由旋转、S线极限滑动等高难度动作,跳跃可达40厘米步长,垂直起飞最高可达60厘米。同时,采用机器人全身动力学,有效控制机器人全身姿态,提高抵抗外界干扰的能力。面对实验性打击,能踏实不翻倒,能平稳上坡下坡。

在计算能力方面,Ollie 可以提前规划运动轨迹,从而获得整个运动的关节电机位置、速度和关节扭矩的参考值序列,从而实现前空翻。

据腾讯介绍,目前,其负载的第三臂相关技能仍处于初步探索阶段,机械臂已配备三轮稳定模式,可以完成简单的操作任务。

奥利机器人

机器人相关研究论文已被收录在今年的ICRA会议(IEEE International Conference on Robotics and Automation,机器人领域最具影响力的国际学术会议之一一),题为“Balance Control of a Novel”)轮腿机器人:设计与实验。

腾讯机器人X实验室团队告诉钛媒体App,这些技术具有普遍的价值和意义。其在线环境感知、最优运动规划、实时运动控制等能力可以为机器人适应复杂现实环境提供后续研究。很好的参考价值。

轮式机器人离商业化还很远

根据赛迪顾问近期公布的数据,受新冠疫情影响,2020年中国服务机器人市场规模将达到2.8元3.8亿元,同比增长37.4%,预计到2023年市场规模将达到7.51.8亿元;据中国电子学会和IFR统计,预计到2023年,中国工业机器人市场规模将超过630万元。

虽然上述数据表明,整个机器人商用市场前景广阔,但目前,包括波士顿动力机器人、腾讯奥利机器人在内的这些“论文型”智能机器人,距离大规模商用还很遥远。背后有三个主要原因:

首先,像Ollie这样的轮式机器人应用场景太少。众所周知,轮式和履带式机器人对地面的动作要求非常严格。轮式和履带式机器人由于转向性能差、功耗大、运动控制复杂等问题,限制了应用场景的拓宽。它仅用于无人驾驶、自动驾驶汽车或载人航天领域。相比之下,市场更看好腿(足)机器人的发展,在运动的灵活性和对环境的适应性方面,腿(足)机器人比轮式和步行机器人具有更显着的优势。

第二个原因是成本。由于技术机器人对关节灵活性的要求更高,硬件定制化程度更高,以及算法、人工等方面,机器人的成本和价格仍然很高。以Nao机器人为例,据了解,仅硬件成本就高达1.2万欧元(约合人民币9万元),无法大规模进入家庭。目前,Nao机器人主要用于实验室的技术研发和一些机器人比赛。. 同时,波士顿动力旗下的腿(足)机器人成本在几百万美元左右。

最后,许多技术问题并不完美。浙江大学控制学院机器人团队负责人、科技部智能机器人重点专项专家组专家熊荣教授此前表示,以能源消耗为例,人类的能源消耗一般是在0.01—0.2个单位的范围内,而腿(脚)机器人的能耗在2以上。例如ASIMO和“大狗”分别是2个单位和15个单位,而高耗意味着电池续航时间不够长,无法满足人们未来的需求。

熊荣教授表示,在前进的过程中,腿(脚)机器人是一种离散的落地方式,可以适应不断变化的地形。“调整身体的高度,保证身体的平衡和稳定。同时,当一个肢体在操作过程中出现故障时,腿(脚)机器人仍然可以继续操作机器人动力学参数辨识,也就是说,它有一个”容错”,这是轮式和履带式机器人目前不具备的特性。

因此,在短时间内,人们对技术先进的机器人产品的需求并不那么迫切。打磨自己的算法,去除bug,降低隐患,是目前很多机器人研发团队需要做的事情。

随着5G+AI技术的不断普及,以及国家战略的推进和产业链的发展,机器人或将开启下一次技术和产业革命,千亿级应用市场有望诞生,尤其是国内的云、网、端三位一体。机器人应用市场将无限扩大。

“未来30年,第四次工业革命将出现,机器人产业产能将达到100亿台以上。”某机器人企业负责人在接受钛媒体App采访时表示。

腾讯机器人X实验室团队强调,未来,他们还将在机器人产业进行全方位、多领域的探索,继续朝着人机共存、共创、共赢的未来迈进。

(本文首发于钛媒体App,林志佳)

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