四足機器人與人打羽毛球

這個有四條腿的機器人通過觀察和模仿人類的動作、擊打羽毛球以及與人互動來學習打羽毛球。

打羽毛球的機器人。圖片來源：2025 Yuntao 馬，蘇黎世聯(lián)邦理工學院機器人系統(tǒng)實驗室

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院機器人系統(tǒng)實驗室的一個機器人專家小組開發(fā)、制造并測試了一種能夠與人類對手打羽毛球的四足機器人。研究人員采用了基于強化學習的控制器，使機器人能夠在比賽中跟蹤、預測羽毛球的運動并做出反應。這項工作展示了多足機器人參與快節(jié)奏、動態(tài)運動環(huán)境的潛力。

羽毛球是一種類似于網球的球拍運動，主要區(qū)別在于使用羽毛球而不是網球。目標保持不變：將羽毛球越過球網，擊向位于球場對面的對手。掌握羽毛球需要敏捷的步法快速到達最佳位置，精確的手臂和手部協(xié)調以準確擊打羽毛球并將其發(fā)送到目標位置。為機器人配備這些功能需要進行幾次專門的調整。

主要的適應是為機器人配備四條腿，而不是人類使用的兩條腿。這種設計為機器人的運動提供了更大的穩(wěn)定性和靈活性。為了實現(xiàn)這些功能，研究人員為機器人配備了立體攝像頭和動態(tài)手臂。他們還實現(xiàn)了一個基于強化學習的控制器，以幫助機器人有效地定位自身并準確響應羽毛球的軌跡。

此外，該團隊還開發(fā)了一個“感知噪聲模型”，將實時攝像頭數(shù)據(jù)與訓練期間收集的信息進行比較。此功能允許機器人執(zhí)行類似人類的羽毛球動作，例如跟進擊球和投球（向前或向后傾斜其底部），以保持對羽毛球的持續(xù)跟蹤。

測試證明訓練是成功的，因為團隊命名為 ANYmal-D 的機器人能夠有效地在球場上導航，并與人類球員保持長達 10 次連續(xù)擊球。