选自IEEE Spectrum
作者:EVAN ACKERMAN
机器之心编译
在今年 8 月份的一个发布会上,小米首款「全尺寸人形仿生机器人」——CyberOne 手拿一朵小红花正式亮相。
CyberOne,小名「铁大」,高 1.77 米,重 52kg。8 月份亮相时,它「刚刚学会走路,下盘还不太稳」,手部也无法承担太复杂的工作。尽管如此,雷军还是强调了小米在机器人领域的投入和决心:「CyberOne 的 AI 和机械能力都是由小米机器人实验室自主开发的。我们在多个领域投入了大量研发资金,包括软件、硬件和算法创新。」
几个月过去,我们又得到了关于「铁大」的新消息,它刚刚学会了一项新技能——打架子鼓。
据悉,打鼓表演输入的是一个 MIDI 文件,「铁大」可以把它解析成鼓点,然后便会生成与音乐同步,并且和歌曲长度相协调的全身轨迹序列,这并非易事,因为末端执行器必须确保准确地按节拍打鼓。在这一方面,「铁大」做得相当不错,即使有些地方需要他迅速地来回移动鼓槌。
这可能不算特别尖端的人形机器人研究,但看看像小米这样的公司在做什么仍然非常有趣。为此,IEEE Spectrum 请小米机器人实验室的高级硬件工程师任赜宇解答了几个问题。
IEEE Spectrum 小米为什么要研究人形机器人呢?
任赜宇:有三个原因。首先,我们看到中国和全世界的劳动力都在大幅减少。我们正在努力用人形机器人取代人类劳动力,尽管这道阻且长。其次,我们认为人形机器人是所有机器人形式中,最具技术挑战性的。通过研究人形机器人,我们也可以利用这项技术来解决其他类型机器人的问题,比如四足机器人、机械臂,甚至轮式机器人。最后,小米想成为中国技术最先进的公司,而且人形机器人很有吸引力。
IEEE Spectrum:为什么选择以打鼓的形式来展示你们的研究?
任赜宇:8 月 11 日,小米官方发布 CyberOne 之后,我们收到了很多公众的反馈,大部分人都不具备机器人研究的背景知识,他们更希望看到的是,人形机器人做一些人类无法轻易做到的事情。老实说,实现这一点相当困难,众所周知,首个 CyberOne 的原型远远落后于人类。
但是有一天,我们一位刚开始学习打鼓的工程师提出,打鼓可能是个例外。她认为,相比于新手鼓手,人形机器人在手脚协调和节奏控制方面更胜一筹。我们都认为这是一个好主意,打鼓本身就非常酷,也很有趣。所以我们选择通过打鼓来展示我们的研究。
IEEE Spectrum 这项研究中最具挑战性的部分是什么?
任赜宇:最具挑战性的部分是,当接收到鼓点的长序列时,CyberOne 需要为每只手臂和腿分配序列,并在硬件限制下生成连续的无碰撞的全身轨迹。因此,我们提取基本节拍,并通过优化离线地构建我们的鼓点运动轨迹库。然后,CyberOne 就可以生成连续的轨迹,并且与任何鼓的分数一致。这种方法给 CyberOne 打鼓提供了更多的自由度,并且仅受到机器人能力的限制。
IEEE Spectrum:你希望这项研究能在未来帮助你们的机器人做哪些不同的事情?
任赜宇:打鼓需要 CyberOne 协调全身动作,以实现快速、准确、大范围的运动。我们首先想要找到我们的机器人在硬件和软件方面的局限性,为下一代的设计提供参考。同时,通过本次研究,我们形成了一套完整的机器人演奏不同歌曲的自动打鼓方法,这一经验也有助于我们更快地解锁机器人演奏其他乐器的技能。
IEEE Spectrum:接下来有什么计划?
任赜宇:我们正在研发第二代 CyberOne,希望进一步提高它的运动和操纵能力。在硬件层面,我们计划提升自由度,集成自主研发的灵巧双手,并增加更多的传感器。在软件层面,我们将研发出能更好地控制运动和视觉的算法。
原文链接:https://spectrum.ieee.org/xiaomi-robot-drumme