文/陳根

在DARPA（美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局）部分資助下，MIT開(kāi)啟了獵豹機(jī)器人Cheetah項(xiàng)目。獵豹機(jī)器人從第一代開(kāi)始便表現(xiàn)十分驚艷：它能自主跨越障礙物、實(shí)現(xiàn)每小時(shí)30 英里（約 48 公里）的高速奔跑。

在第一代獵豹機(jī)器人成功研發(fā)以后，MIT又對(duì)其進(jìn)行了第二代、第三代的升級(jí)。其中，第三代獵豹機(jī)器人（Cheetah 3）是約90磅重的四足機(jī)器人，體型大約有一只成年拉布拉多犬那么大。由于采用的是腿式，而不是輪子，獵豹3能更好地在崎嶇地形行走，它的穩(wěn)定性十分可靠，甚至能依靠三只腿保持平衡。

不僅如此，2019年，MIT的研究人員還在三號(hào)獵豹機(jī)器人（Cheetah 3）基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)迷你獵豹機(jī)器人（Mini Cheetah）。迷你獵豹僅重20磅（9公斤），和一只金毛犬的重量差不多。小獵豹雖然體積較小，但它依然可以在經(jīng)歷側(cè)踢時(shí)保持平衡。倒地后，也能夠自行爬起。

當(dāng)時(shí)，迷你獵豹整體配有12個(gè)模塊化電動(dòng)馬達(dá)，每條腿都配有動(dòng)力髖關(guān)節(jié)（2自由度）和膝關(guān)節(jié)。馬達(dá)使用的是現(xiàn)成的廉價(jià)部件，而不是專(zhuān)門(mén)定制的昂貴設(shè)計(jì)模塊，其最大的關(guān)節(jié)速度為40弧度每秒。

近日，MIT研究人員再次宣布，他們研發(fā)的四足迷你獵豹機(jī)器人，打破了之前創(chuàng)下的最佳速度記錄——達(dá)到了 8.72 mph（14.04 km/h）。這項(xiàng)成績(jī)主要?dú)w功于一套新穎的無(wú)模型強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，允許機(jī)器人自己找出最佳的跑步方式、以及適應(yīng)不同的地形，而不再依賴于前置的人工分析。

具體來(lái)看，通常情況下，機(jī)器人都是在一套系統(tǒng)的指引下移動(dòng)的。該系統(tǒng)會(huì)參考機(jī)械肢體是如何移動(dòng)的，來(lái)分析并制作指導(dǎo)用的模型數(shù)據(jù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，這些模型往往效率低下、且在應(yīng)對(duì)意外狀況時(shí)不夠全能。尤其當(dāng)機(jī)器人已最高速度運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)硬件更是面臨極限壓力，使得環(huán)境建模變得更加困難。

基于此，MIT 研究團(tuán)隊(duì)選擇了一套獨(dú)特的“經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)”系統(tǒng)。MIT 的迷你獵豹機(jī)器人可以通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)自主學(xué)習(xí)，而無(wú)需人工介入。在積攢了對(duì)不同地形的足夠經(jīng)驗(yàn)后，它便可在后續(xù)工作中自動(dòng)改進(jìn)其行為，甚至無(wú)需在現(xiàn)實(shí)生活中積累這方面的經(jīng)驗(yàn)。研究人員稱，通過(guò)模擬，迷你獵豹機(jī)器人可在靜止不動(dòng)的三個(gè)小時(shí)內(nèi)，迅速積累 100 天的經(jīng)驗(yàn)。

在研究人員發(fā)布的視頻中，這臺(tái)機(jī)器人在撞到障礙物后迅速繞過(guò)，以及自主學(xué)習(xí)適應(yīng)濕滑結(jié)冰路面、以及松散的礫石山丘等地形。在一套簡(jiǎn)單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加持下，它能夠?qū)﹀e(cuò)綜復(fù)雜的新環(huán)境展開(kāi)相應(yīng)的評(píng)估。