機(jī)器人瓦力來(lái)了！迪士尼亮出新機(jī)器人，用RL學(xué)習(xí)走路，還能進(jìn)行社交互動(dòng)

將機(jī)器人編程以表現(xiàn)情感化的動(dòng)作是迪士尼的專長(zhǎng)。早在1971年，迪士尼世界的總統(tǒng)大廳就采用了動(dòng)畫機(jī)器人技術(shù)。但隨著機(jī)器人變得更加先進(jìn)和機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)，對(duì)于機(jī)器人設(shè)計(jì)師和機(jī)器人動(dòng)畫師來(lái)說(shuō)，開發(fā)既能利用又與真實(shí)世界的限制條件相兼容的情感化行為越來(lái)越難。迪士尼研究部門在過(guò)去一年中一直在開發(fā)一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)，將動(dòng)畫師的想象轉(zhuǎn)化為具有表現(xiàn)力的動(dòng)作。這些動(dòng)作足夠強(qiáng)大，幾乎適用于任何場(chǎng)地，無(wú)論是在國(guó)際機(jī)器人和智能系統(tǒng)大會(huì)（IROS）上、迪士尼主題公園中，還是瑞士的森林里......并且，這個(gè)新系統(tǒng)可以使機(jī)器人表現(xiàn)出更多情感和表情，使它們?cè)诓煌瑘?chǎng)合中更具吸引力和實(shí)用性。而機(jī)器人是由Moritz B?cher領(lǐng)導(dǎo)的迪士尼研究團(tuán)隊(duì)在蘇黎世開發(fā)的，該機(jī)器人主要是通過(guò)3D打印制造的，它采用了模塊化的硬件和執(zhí)行器。這種設(shè)計(jì)使得它的開發(fā)和改進(jìn)速度非?？?，從最初的概念到在上面的視頻中所看到的樣子，不到一年的時(shí)間就完成了。這個(gè)機(jī)器人擁有一個(gè)四自由度的頭部，可以在上下左右方向看，還可以做傾斜的動(dòng)作。并且，它還有一個(gè)帶髖關(guān)節(jié)的五自由度腿，使其能夠在動(dòng)態(tài)平衡的同時(shí)行走。這使得機(jī)器人能夠進(jìn)行更多復(fù)雜的動(dòng)作和交互，具有更高的靈活性。迪士尼研究科學(xué)家Morgan Pope表示：「大多數(shù)機(jī)器人科學(xué)家都專注于讓他們的雙足機(jī)器人能夠可靠地行走。但在迪士尼，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我們的機(jī)器人需要走得有模有樣、會(huì)跳躍、小跑或漫游，以傳達(dá)我們需要的情感?！?/span>迪士尼擁有專業(yè)的動(dòng)畫師，他們擅長(zhǎng)通過(guò)動(dòng)作來(lái)表現(xiàn)情感，同時(shí)也擁有擅長(zhǎng)構(gòu)建機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)器人學(xué)家。「我們?cè)噲D為這些機(jī)器人帶來(lái)的東西，其實(shí)源自于我們的角色動(dòng)畫歷史。」迪士尼的首席研發(fā)工程師Michael Hopkins解釋道。「我們的團(tuán)隊(duì)中有一個(gè)動(dòng)畫師，我們能夠共同利用他們的知識(shí)和我們的技術(shù)專長(zhǎng)，以創(chuàng)造最佳的性能?！?/span>但想要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)有效的機(jī)器人角色，需要?jiǎng)赢嫀熀蜋C(jī)器人學(xué)家把他們的才能結(jié)合起來(lái)。這是一個(gè)相當(dāng)耗時(shí)的過(guò)程，涉及大量的試驗(yàn)和錯(cuò)誤，以確保機(jī)器人能夠傳達(dá)動(dòng)畫師的意圖而不會(huì)摔倒。B?cher解釋說(shuō)：「一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)畫工具中沒(méi)有內(nèi)置物理引擎，這使得藝術(shù)家很難設(shè)計(jì)出在現(xiàn)實(shí)世界中能夠正常運(yùn)行的動(dòng)畫。」「這不僅僅是關(guān)于行走。行走只是強(qiáng)化學(xué)習(xí)系統(tǒng)的輸入之一，但另一個(gè)重要的輸入是它的行走方式?！筆ope補(bǔ)充道。為了彌合這一差距，迪士尼研究院開發(fā)了一種基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)依靠仿真技術(shù)將動(dòng)畫師的視覺(jué)與強(qiáng)大的機(jī)器人動(dòng)作結(jié)合起來(lái)，并在兩者之間取得平衡。對(duì)于動(dòng)畫師來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)能夠基本上重現(xiàn)物理世界的約束，讓動(dòng)畫師開發(fā)出極具表現(xiàn)力的動(dòng)作。這些藝術(shù)家想象中的動(dòng)作能夠變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，且盡可能接近機(jī)器人的物理極限。迪士尼的流水線可以在一臺(tái)個(gè)人電腦上訓(xùn)練機(jī)器人的新行為，只需幾個(gè)小時(shí)就能完成相當(dāng)于數(shù)年的訓(xùn)練。據(jù)B?cher的說(shuō)法，這讓迪士尼開發(fā)一個(gè)新機(jī)器人角色所需的時(shí)間從幾年縮短到了幾個(gè)月。此外，強(qiáng)化學(xué)習(xí)讓小機(jī)器人產(chǎn)生的動(dòng)作具有很強(qiáng)的魯棒性。迪士尼開發(fā)的這個(gè)系統(tǒng)能夠反復(fù)地訓(xùn)練動(dòng)作，同時(shí)對(duì)電機(jī)性能、質(zhì)量分布以及機(jī)器人與地面之間的摩擦力等方面進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。該系統(tǒng)能夠確保機(jī)小器人無(wú)論在現(xiàn)實(shí)世界中遇到什么情況，都知道如何處理自己，同時(shí)還能表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)地情感，這對(duì)機(jī)器人保持自己的性格至關(guān)重要。
下一個(gè)目的地

迪士尼的研究人員傲嬌地表示，雖然這個(gè)小機(jī)器人特別可愛(ài)，但這里更重要的是小機(jī)器人背后的系統(tǒng)。是這個(gè)系統(tǒng)讓小機(jī)器人變得如此生動(dòng)可愛(ài)，這也是迪士尼未來(lái)旅程中充滿希望的第一步。迪士尼的下一步計(jì)劃是利用這種技術(shù)開發(fā)更多的實(shí)體機(jī)器人角色，并通過(guò)更快、更動(dòng)態(tài)的動(dòng)作來(lái)挑戰(zhàn)極限。雖然這個(gè)小機(jī)器人還沒(méi)有正式的名字，但迪士尼表示，這只是未來(lái)更多生動(dòng)機(jī)器人的序幕。真是讓人翹首以待。

來(lái)源：新智元