記者｜崔鵬

9月9日，騰訊 Robotics X 機器人實驗室公布旗下輪腿式機器人Ollie的最新研究進展，展示了首次曝光的“觸覺交互”以及“雙輪邁步”，進一步豐富機器人“感官”、提升其運動控制能力。

Ollie是騰訊自研的輪腿式機器人，也是騰訊Robotics X 機器人實驗室繼機器狗 Jamoca 和 Max 之后的探索項目，它整合了多項領(lǐng)先的移動控制技術(shù)，在運動規(guī)劃、平衡與穩(wěn)定性、人機交互等領(lǐng)域做出重點突破。

本次升級中新增的觸覺傳感器，讓Ollie能夠?qū)τ|摸動作給出回應，并挑戰(zhàn)頭部平衡球形物體等高難度任務(wù)。

感知與認知技術(shù)是機器人得以安全、高效、自主運行的基礎(chǔ)。如何在人機交互、運動控制和靈巧操作等場景中讓機器人具備接近人類水平的觸覺能力，成為近年的研究熱點和技術(shù)挑戰(zhàn)之一。

騰訊Robotics X 實驗室與清華大學聯(lián)合研發(fā)的觸覺傳感器，采用具有超高靈敏度、超大量程、超快響應速度以及超強循環(huán)穩(wěn)定性的新型壓阻材料，結(jié)合定制化的電極適配模塊和高速信號采集模塊，加入自研的軟硬件一體化解決方案，讓機器人可以感知身體表面極其細微的壓力變化。相關(guān)研究成果已經(jīng)被納米科技領(lǐng)域的國際頂級期刊ACS NANO接收。

加入新型觸覺傳感器后，Ollie可以用自己的“皮膚”來感受外界的接觸信息，包括對觸碰方式、觸碰力度、觸碰方位、觸碰軌跡形狀的感知和識別，并以不同方式作出回應。

有了觸覺的支持，結(jié)合穩(wěn)定的運動能力，Ollie 還可以挑戰(zhàn)高難度的頭部平衡、搬運球形物體的任務(wù)，利用球體與機器人表面的接觸信息，結(jié)合自身姿態(tài)傳感器和關(guān)節(jié)電機編碼器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了上身物體操控能力和下身移動平衡能力的結(jié)合。

最新的Ollie還展示了雙輪邁步動作，與去年展示的“原地踏步”動作相比，新增同時踏步和移動的能力，而且持續(xù)時間更長、動作更流暢、整體表現(xiàn)更穩(wěn)定。

雙輪邁步動作的完成依賴于動作生成技術(shù)。這需要將機器人的動作劃分為單輪支撐階段和雙輪支撐階段。在單輪支撐階段，機器人以輪式邁步的方式通過地面或跨越障礙物，存在單個輪子著地。此時，機器人既要利用支撐的輪腿控制行駛轉(zhuǎn)向，又要保持俯仰和橫滾方向的動態(tài)平衡。

面對這一情況，研究團隊建立了簡化動力學模型，并依據(jù)該模型，使用非線性優(yōu)化方法，完成動作生成與控制。

雙輪支撐階段在邁步動作中是一個瞬時的切換狀態(tài)，雖然時間很短，但難度很高。在這一階段，機器人的兩個輪子與地面間存在相對滑動。這使得機器人的接觸力和動力學特性十分復雜。

因此，研究團隊采用了數(shù)據(jù)驅(qū)動方式，將強化學習方法用于該動作中關(guān)節(jié)角序列的生成，并將生成的關(guān)節(jié)角序列用于機器人動作與姿態(tài)控制。

Ollie的平衡能力主要基于自適應動態(tài)規(guī)劃平衡控制技術(shù)，這是騰訊Robotics X機器人實驗室的重點研究方向之一，相關(guān)論文已在行業(yè)內(nèi)知名期刊IEEE Robotics and Automation Letters上發(fā)表，并在機器人領(lǐng)域國際頂級會議IEEE/RSJ IROS 2021上展示。