和⼩狗同台竞技,机器狗输得有多惨(狗头)

作者: Cloud

来源: 把科学带回家

发布日期: 2023-06-09 06:03:30

文章探讨了机器狗在敏捷性测试中的表现,通过与真实小狗的障碍赛对比,展示了机器狗在敏捷性和反应能力上的不足,并提出了通过基准测试来量化机器狗敏捷性的必要性。

2005年,机器狗“⼤狗”(BigDog)问世。虽然名叫⼤狗,但它更像⼀只骡⼦,步态⾮常笨拙。⾯对波⼠顿动⼒公司开发的第⼀只机器狗,有⽹友不禁调侃:“经过多年的研究和数百万美元的投⼊,⼯程师们终于能够准确地再现两个醉汉扛⼀个沙发的场景。”这些年,经过⽆数测试和改进,机器狗的身⼿越来越矫健。波⼠顿动⼒最新研发的机器狗Spot可以进⼊危险环境进⾏探测,帮助警⽅检查可疑的包裹,⼯作忙完后还能来⼀段舞蹈。

然⽽,在机器狗不断变强的同时,“它们究竟有多敏捷”这个问题⼀直⽆法被精确测量,因为该领域⽬前仍缺少⼀个标准的、直观的评估⽅法。

创造出和动物或⼈类同样敏捷的机器⼈是许多⼈的⽬标,对此,⾕歌DeepMind研究团队认为要想实现这个⽬标,应该先研究出⼀个基准测试。于是,通过借鉴狗狗的障碍赛,研究团队也给机器狗办了⼀个敏捷性障碍赛。⽝敏捷⽐赛规定,参赛⽝需要在⼀定的时间内以正确的顺序通过不同的障碍物。对⼩狗⽽⾔,这就是测试它们敏捷性的体育考试。现在,机器狗也要参加这样的体育考试了。

在⾕歌的实验室⾥,研究⼈员搭建了⼀个类似的障碍训练场。由于场地有限,为了尽可能多地测试不同的技能,研究⼈员把考核项⽬分为3个不同的类型——S形连续绕杆,A字形上下坡,以及0.5⽶宽的跳跃障碍。评分规则也借鉴了⽝敏捷⽐赛,不过做了⼀些简化。参赛⽝必须在规定时间(10.64秒)内完成障碍赛,越快完成,得分就越⾼。

得分1表示参赛⽝在规定时间内通过了所有障碍,但是如果出现失误或太慢了就会受到处罚:忽略某个障碍,或以错误的顺序或⽅向通过障碍,或越过障碍失败,得分就减0.1;另外,每超过规定时间⼀秒,得分就减0.01。

除了速度,这⼀系列障碍也考验了机器狗的反应能⼒和控制技巧。有时候,机器狗会在测试途中摔倒。为此,研究⼈员开发了⼀个让机器狗⾃我恢复的算法,以及⼀个⾛回起点的算法。这样,机器狗在摔倒后就能迅速地⾃⼰站起来,然后⾛回起跑线重新开始。对于⼀个需要不断重复的实验⽽⾔,这些算法能够保持机器狗的稳定性,把⼈为⼲预降到最少。

⾕歌是⼀家对宠物友好的公司,员⼯可以带狗上班。

为了确保机器狗的障碍赛是实际可⾏的、有挑战性的,研究⼈员特意邀请了同事家的⼩狗前来参加。实验结果显示,两者的敏捷性有明显的差距。⼀只未经训练的⼩狗不到10秒就能跑完所有障碍,得到1分。相⽐之下,机器狗虽然也可以达到0.91的好成绩,但需要⼤概20秒,并且⼤部分⽤时都集中在20~30秒。

此外,实验结果还显示,机器狗在S形连续绕杆、A字形上下坡这两个项⽬中的表现不错,但是它的跳远能⼒还有待加强——在起跳或者落地时经常触碰到跳远板。

综合来看,机器狗敏捷性的提升还有很⼤的潜⼒。障碍赛的规模可以更⼤。有百万粉丝的视频博主扎克·奥尔索普(Zac Alsop)也做过类似的实验。

他花了⼤概2万⼈⺠币购买了⼀只机器狗(Unitree Go1),并向知名的训狗教练员寻求帮助,希望通过三天的严格训练,让他的机器狗和真的狗狗们同台竞技,赢得⽝敏捷⼤赛。⽐赛当天,扎克和他的机器狗招来了许多观众的好奇围观,⽐赛时也得到了⼤家的热情助威,但他们最终还是以失败结束,输得“⼈仰狗翻”。

和扎克他们参加的⽐赛相⽐,⾕歌开发的这个⽝敏捷⽐赛确实⼩了很多,但是机器狗⼩跑、跳跃、侧向运动和攀爬的基础技都能得到测试。研究⼈员也表示,这个机器狗敏捷性测试也适⽤于⼀个更⼤的场地,可以很⽅便地添加更多的⽝敏捷障碍设置。⽬前,机器⼈⾏业内的⼀个重要研究⽅向是如何开发出⼀个更好的控制器,好让四⾜机器⼈能够像动物⼀样敏捷。⽽要想量化机器⼈的敏捷性,⾕歌的机器⼈研究团队认为应该先开发⼀个基准测试。

他们把此次敏捷性测试取名为Barkour(Benchmarking Animal-level Agility with Quadruped Robots)。Barkour基准测试直观地展示了机器狗的敏捷性,待机器狗继续发展下去,说不定哪天我们还能看到它们在赛场上跑酷(Parkour)。

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