腾讯造「国产」机器狗，花式走梅花桩机器之心报道机器之心编辑部

机器之心报道
机器之心编辑部
让机器狗走梅花桩，让小摩托自己保持平衡，这是腾讯 Robotics X 实验室的最新成果。
文章插图
刚刚，腾讯 Robotics X 实验室公布了在移动机器人研究方面的新进展：四足移动机器人 Jamoca 和自平衡轮式移动机器人首次对外亮相。
会走梅花桩的机器狗 Jamoca
Jamoca 是一款四足机器人，叫机器狗可能更加贴切。和他的前辈们一样， Jamoca 的出道之路也并不好走。但和前辈们不同的是， Jamoca 要经受的考验是武侠界用来修炼轻功的道具——梅花桩。
文章插图
这个梅花桩由若干圆柱体组成，每个圆柱体的截面直径仅为 20 厘米，各个圆柱体之间间距不规则（20~50 厘米不等），相邻圆柱体之间最大高度差达到了 16 厘米。腾讯 Robotics X 实验室研究员表示，与国际上其他四足机器人走木块的场景相比，此次 Jamoca 所挑战的梅花桩落脚面积更小、高度更高。 Jamoca 也是国内首个能完成走梅花桩复杂挑战的四足机器人。
在走梅花桩之前， Jamoca 还要爬上一个高 60 厘米、呈 20° 斜面角度的台阶。
文章插图
在这个组合挑战下， Jamoca 必须要理解梅花桩的排布（位置和高度）、选择最佳落脚点及路线并稳定精准地行走，总结起来就是「看得准、选得优、走得稳」，这对它的感知、规划和控制能力要求极高。
文章插图
?
第一步是「看得准」，这需要 Jamoca 实时估计本体、梅花桩、台阶的位置和姿态，定位误差小于 1 厘米，并进行可视化建模。
第二步是「选得优」，这需要 Jamoca 根据周边环境进行 10 毫秒级的在线规划，确保路线最为安全、快捷、省力。
第三步是「走得稳」， Jamoca 基于动力学的实时力矩控制频率能达到 1kHz ，使其能在复杂地形平稳移动，落脚误差小至 1 厘米。
这些步骤主要涉及两个技术模块：感知、运动规划与控制，腾讯 Robotics X 的研究人员通过整机系统设计与搭建实现了两个模块系统性的集成融合。
演示视频：
在精准环境感知方面， Jamoca 实现了鲁棒的眼脚标定，并利用 RGB-D 相机对周围环境进行实时的感知。通过特征点匹配的方式，对 Jamoca 自身的运动轨迹进行在线跟踪，并将基于视觉的定位信息与基于运动学的里程计信息和 IMU（Inertial measurement unit ，惯性测量单元）数据进行融合，提高了定位追踪的精度和频率。同时利用算法识别和提取出台阶和梅花桩的表面区域范围和中心点位置，将定位和识别的数据进行融合，从而重建出整个三维运动场景。
在最优运动线路规划和实时的运动控制方面， Jamoca 基于感知系统实时感知到的机器人本体及梅花桩位置信息，基于质心动力学，实现在线的质心轨迹生成和落脚点规划。在保证机器人的四条腿可以安全地踏到下一步的梅花桩的同时，优化出一条本体移动长度最短、综合耗力最小的运动轨迹，并且可以在线持续地进行上述运动规划。
同时，基于实时的本体状态估计， Jamoca 能够结合质心动力学模型来构建优化问题，实时求解机器人足端所需的地面反作用力，并结合反馈控制实现精准鲁棒的实时力控，可完成行走、对角小跑以及跳跃等的运动控制。
腾讯表示，不同于预先设计好规则之后做重复运动的工业机器人， Robotics X 实验室更关注机器人有意识、有判断的自主特性研究，目的就是要在有很大不确定性的动态环境里，能够实现机器人的自主判断、自主决策，并自主完成任务。
现阶段， Jamoca 主要用于实验室内部科研实验。它的在线环境感知、最优运动规划和实时运动控制等能力，未来将帮助腾讯其他机器人产品更好地适应复杂的现实环境。
自平衡轮式移动机器人
和 Jamoca 一起发布的还有一款自平衡轮式机器人，在传统轮式移动机器人的基础上，它增加了动量轮及其电机驱动系统，可以在静止及行进状态下均保持平衡不倒。是一款完全由腾讯 Robotics X 实验室自研的自平衡轮式移动机器人。
从外观来看，像一辆小摩托，重量约为 15 公斤，长 1.15 米，高 0.52 米：
文章插图