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机械狗运动学算法!狗机器学习方法

导读.机器人机械机构由哪几部分组成,每一部分的作用是什么答机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原...

今天若米知识就给我们广大朋友来聊聊狗机器学习方法,以下关于观点希望能帮助到您找到想要的答案。

.机器人机械机构由哪几部分组成,每一部分的作用是什么

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。

执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。

驱动装置是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置,如步进电机、伺服电机等,此外也有采用液压、气动等驱动装置。

检测装置是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、、加等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而将大大提高机器人的工作精度。

控制系统。一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。

大厂为何纷纷开始制造机器狗

大厂为何纷纷开始制造机器狗

大厂为何纷纷开始制造机器狗,国外的开源让从零到一做机器狗变得简单了, 在努力通向 90 分的过程中,国内很多公司都迈出了前进的步伐。波士顿动力让四足机器人脱离了「军工」范畴,大厂为何纷纷开始制造机器狗.

大厂为何纷纷开始制造机器狗1

1995 年,日本 NHK 将电视剧《三国演义》引进本国,引发收视高潮。和国人热爱忠肝义胆的「关帝爷」不同,日本观众最喜欢的是「多智而近妖」的诸葛亮。如果说战群儒、借东风还是政治智慧,六出祁山用古代机器人「木牛流马」运输军资,确是极致的魔幻时刻。

二十五年后的春节联欢晚会上,几十只戴着牛头装饰的宇树科技「机器狗」走上舞台,给大家拜年,第一次让普罗大众认识了这些憨态可掬的「四脚兽」。

今年 8 月,小米新品发布会上,公司创始人雷军曝光了团队智能军团的新成员 CyberDog「铁蛋」,一只灰色的机器狗,而 9999 元的价格,也让人们意识到,这些看起来像是实验室里的产品,就要像普通宠物狗一样,走进人们的生活。

小米铁蛋

什么样的原因,让四足机器人在短短几年内就从数十万的实验室明星,变成四位数的数字玩具?而除了翻跟头和在舞台上卖萌,四足机器人又有怎样的使用场景?

机器狗从哪来

上世纪 60 年代,世界仍处于冷战铁幕之中时,美国通用电气公司设计师 Mosher 在机动系统实验室设计了一辆名为 Walking Truck 的机器马,驾驶者可以通过人工操作指令杆来控制机器的液压驱动系统,实现该机器马抬腿、迈步以及跨越障碍等动作。

这匹「机器马」被认为是第一台真正意义上的现代四足机器人。

二十一年后,麻省理工学院(MIT)的 Marc Raibert 于 1986 年开发出第一台能实现动态稳定的四足机器人,并于 1992 年成立了公司,这就是后来震惊业界的波士顿动力 Boston Dynamics。在被谷歌收至麾下之前,支持波士顿动力的是它唯一的客户——美国军方。

2016 年 6 月,波士顿动力发布一条机器狗的运动视频,仅有 25 公斤的 Spot Mini 外形更加小巧,增添了机械臂的它可以灵敏操控物体,该视频迅速传遍全网,堪比 AlphaGo 以一己之力掀起 AI 狂潮。波士顿动力的机器狗视频,也让人们意识到,这些之前傻大黑粗的「军工」用品,同样可以做得比较「迷你」,机动灵活。

波士顿动力Spotmini

也正是在 2016 年左右,宇树 Unitree、云深处等国内团队也选择四足机器人作为创业方向。不过,当时他们可能没有意识到,五年后的现在,四足机器人会成为新风口。

尽管波士顿动力让机器狗成为 YouTube 网红,但是真正推动四足机器人生态发展的,其实是孵化出波士顿动力的 MIT。

2018 年 9 月,MIT Biomimetic Robotics Lab 成员 Benjamin Katz 在他的硕士论文中,开源了 MIT Cheetah Mini 电机驱动器,连接 12 个电机与机载电脑的中心板(SPIne)的代码和硬件。一个月后,Katz 又开源了在 Cheetah Mini 上运行的所有代码。至此,MIT Cheetah Mini 所有软件、硬件开源。

除了 MIT 开源的 Mini Cheetah,机器人领域还有另一个关键的开源项目——ROS(机器人操作系统)。该项目由斯坦福大学人工智能实验室孵化,主要功能是使机器人软件的开发实现模块化,不再需要重新设计框架,而且支持 C++、Python、LISP 等多种语言。

硬件组模和控制系统的开发一直是「机器狗」研发过程中最核心的难点,国外的开源提供了更为完整的技术和解决方案,进入四足机器狗领域的门槛大大降低了。

宇树科技创始人王兴兴告诉极客公园:「原本的入门门槛比较高,现在相当于是上手做一个东西出来的门槛变低了。」

当然,即便硬件和软件系统已经开源,但是要做出好的产品,依然要看团队的能力。

「机器狗研发的主要难度在于对腿部动作的控制,如何感知外界环境后寻找落足点,让机器狗的步态更为流畅、稳定」,从事足式机器人研究的博士生纵怀志在个人公众号「四足驿站」中这样总结国内外机器狗的研发现状。他向极客公园介绍到:「机器狗控制算法框架难以精确建模,其中涉及了大量的数学公式和未知变量,因此研发过程中需要大量时间和数据的积累。」

「国外的开源让从零到一做机器狗变得简单了,原本 60 分的机器狗现在可能达到 80 分了,但是要想继续达到 90 分,还是要看自主研发能力的提升,这是一个系统工程。」

在努力通向 90 分的过程中,国内很多公司都迈出了前进的步伐。

蔚蓝智能科技公司曾公布关于电机、机器腿、快充等方面的专利技术,宇树推出的`全球首款消费级机器狗核心传感器、电机及减速器等核心零部件均为自主研发。

「目前,我们的迭代其实比国外要快,宇树过去五年几乎每一两年都会有新的产品出来。」王兴兴说道。

宇树科技Unitree Robotics

消费者何时能「领狗」回家?

波士顿动力让四足机器人脱离了「军工」范畴,但是机器狗们接下来的前路仍不明晰。专业人士认为,目前的机器狗行业很像十年前的无人机行业——学术界有了成型的控制理论,工业界也有了一定的案例,但如何商用还无人知晓。

作为领头羊的波士顿动力,虽然机器人表现超群,但也没有找到合适的应用场景,目前仅有探测、安防等 B 端领域有所尝试。同时,由于投入巨大但是回报不足,波士顿动力先后被谷歌转手给软银,后又被卖给现代集团。

在国内,小米「铁蛋」的 9999 元定价,已经将动辄数万美元的四足机器人定价打到「骨折」;宇树科技也已经推出面向 C 端的万元左右的产品。和前途未明的 B 端相比,C 端消费电子的定位,显然更加「性感」,这也催生了近年来风投机构对于四足机器人公司的投资热潮。

不过,虽然价格下来了,但机器狗距离真正进入普通消费者家中,可能还有很长时间。

首先是安全问题,小米的工程师认为「目前机器狗的重量、奔跑设置太快的话,很容易造成安全上的问题。」

为了避免出现机器狗在全速前进时撞到人的情况,小米的「铁蛋」有一个「卧倒」功能,即在危急关头,机器狗可以迅速断电,立即趴下。

其次是随着「机器狗」曝光的增多,消费者们对于这个新兴产品的预期也在不断提升。当仅仅是「好玩」「有趣」无法再吸引人们的目光时,对于四足机器人的情感需求将进一步展现,而这也将对四足机器人的 AI 交互能力提出更高的挑战。

目前阶段,「铁蛋」结合了小米「小爱同学」的 AI 能力,可以被看成是一个「行走的智能音箱」,用户能够通过语音来控制机器狗的动作,同时控制灯、电视等物联网设备。

机器狗背后的「野心」

虽然目前四足机器人真正落地 C 端还有难度,但不妨碍像小米、小鹏汽车、腾讯这样的公司纷纷入局,因为巨头看重的是机器人背后更广阔的智能市场。

不久前的特斯拉 AI 日上,由人扮演的「欢脱」的 Tesla Bot 看起来像是狂人马斯克开的一个玩笑,但事实上机器人或许是智能汽车领域的下一个「圣杯」。

小鹏「机器马」

机器人开发与自动驾驶技术之间确实有很多相似之处。两者都是电池供能、电机驱动、软件赋能,车企在视觉感知、激光雷达方面需要的感知决策能力在机器人身上同样需要,机器人未来发展所必需的人机交互能力。

小米集团智能办公事业部总经理透露「铁蛋」项目的初衷是「从长远来看,我们是想为未来的智能制造、还有汽车储备人才,积累一些基本的技术和算法。」

不过,虽然四足机器人看起来比智能汽车要小很多,但其实它所需要具备的技术,要比现在仍在进化的自动驾驶技术更难。因为自动驾驶所处的公路环境,依然有比较严格的交通规则可以作为训练依据。而一只机器狗如果进入家庭和小区,它所要面对的环境,要比智能汽车的公路环境复杂很多,毕竟在家庭环境中,人们走路不用打转向灯,也不会有交通标识来提示机器狗。

从这方面来看,现在的四足机器人,可能很难驾驭较为复杂的环境,距离真正进入家庭还有一段距离。

但是,当下的四足机器人作为一个机器人平台,仍然有机会找到其应用空间。

2018 年,在亚马逊组织的 MARS 大会上,贝佐斯和波士顿动力机器狗的合影,就让人们意识到,四足机器人是一个非常酷的玩具。而当国内机器狗的价格做到万元级别时,能耍酷「溜狗」的就不仅是世界首富了。

如果是相对简单的环境中,四足机器人也可能成为一个很好的陪伴或者伴随机器人。例如宇树科技的机器狗可以跟着用户一起跑步,甚至帮主人「驮」着饮料;「铁蛋」则能发挥智能音箱的作用,给主人提供有用的信息,这都是目前四足机器人能够胜任的场景。

大厂为何纷纷开始制造机器狗2

9月17日,在2021 世界计算大会“计算创新与数字赋能”专题展上,两只“机器狗”和两只“机器牛”的表演吸引了不少参会者的关注,它们能跳舞、空翻、打滚 ,不仅形态可爱,还具有安保、科研教育、二次开发、陪伴看护等多种功能,成了现场的“明星”。

四足机器人“犇犇”像牛,身着中国风的外衣,喜庆十足。它曾在牛年春晚表演过舞蹈,是家喻户晓的“明星”。另外两台四足机器人的外形则像机械狗,别看它遇到小观众就迈起小碎步卖萌,其实它不仅能上楼下坡,还背着摄像头和雷达传感器,能帮助人类在危险的场所进行巡检。

据现场工作人员介绍,这款四足机器人内部有电机、减速器、控制器、传感器等部件,自主研发的技术使其具备小巧灵活、爆发力强等特点。每个机器人重量有10公斤,成年人可以轻易提起,但放下后它的奔跑可达到3.3米每秒,同时因搭载多个传感器,四足机器人被赋予了无限可能,比如自动跟随等功能都能轻易完成。

作为一个搭载高性能实时主控系统、力控伺服驱动器、全动力学优化算法、激光雷达定位导航算法等硬核技术的机器人,“犇犇”远不止会卖萌,它的“大脑”也越来越聪明。

比如,搭载了雷达测距及图传功能后,它能主动躲避障碍,并自主跟随前方目标,还能跑步搬东西。现场一位女孩打趣道:“要是带它出门逛街,男朋友也省了。”

记者了解到,根据应用场景装上“最强大脑”的四足机器人,即可拥有“眼观六路,随机应变”的超强本领,在危险搜救、医疗救援、家庭陪护等领域拥有广阔商用前景。

在2021 世界计算大会上,通过算力赋能的智慧汽车、视频AI等多款黑科技产品都在专题展上亮相。如今,“计算”已渗入我们的生活,无人驾驶、AI智能、智能家居、智能医疗……这些通过“计算”而实现的“黑科技”正介入生活的方方面面。全媒体记者 吴鑫矾

接受生活中的风雨,时光匆匆流去,留下的是风雨过后的经历,那时我们可以让自己的心灵得到另一种安慰。所以遇到说明问题我们可以积极的去寻找解决的方法,时刻告诉自己没有什么难过的坎。若米知识关于狗机器学习方法就整理到这了。

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作者: 若米知识

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