KAIST发布四足机器人控制系统DreamWaQ++,融合视觉与AI实时适应复杂地形

打印派   2026-04-14 10:17:46

韩国科学技术院(KAIST)的研究团队近日公布了一套全新的四足机器人控制系统——DreamWaQ++。该系统通过融合摄像头、激光雷达(LiDAR)与机载传感器,使机器人能够像动物一样实时“看懂”周围环境,并据此调整步态,在楼梯、陡坡、废墟等复杂地形中实现更加灵活、稳定的自主行走。相关论文已发表于国际顶级期刊《IEEE Transactions on Robotics》。

从“盲走”到“有眼走路”
DreamWaQ++ 是该团队此前“盲走”系统 DreamWaQ 的升级版。上一代系统仅依靠关节编码器、惯性测量单元等内部传感器,即使在没有光线或扬尘等低能见度条件下也能保持稳定移动。但其局限在于:机器人必须与障碍物发生物理接触后才能做出反应,无法提前规避风险。

新系统引入了外部感知模块,将视觉、深度感知与本体反馈相结合。机器人在行进中可提前识别远处的障碍物,并实时调整行走策略。研究团队表示,这标志着四足机器人从“被动反应式移动”转向了“基于感知的主动移动”——机器人不再只是机械地迈腿,而是在运动中持续理解并适应环境。这种能力在灾害救援、工业巡检、崎岖野外等不可预测场景中尤为关键。

多模态强化学习,轻量高效
为实现这一目标,团队开发了一套多模态强化学习框架。该框架能同时处理来自不同传感器的输入数据,同时保持较低的计算负担,满足实时控制需求。系统还设计了传感模式切换机制——当某类传感器出现误差或失效时,可无缝切换至其他模式,从而提升整体稳定性与适应性。

实测表现:爬50级台阶仅用35秒,无惧35度陡坡
在多项严苛测试中,DreamWaQ++ 展现了优异的性能:

  • 楼梯攀登:机器人仅用35秒便完成了一段水平距离30.03米、垂直落差7.38米、共50级的台阶。这一成绩明显优于纯盲走系统以及现有的其他基于感知的控制器。

  • 陡坡行走:在最大坡度达35度的斜坡实验中,机器人成功攀爬,且坡度显著高于训练条件。相比以往方法,电机负载反而有所降低。

  • 自主决策:无需外部路径规划系统,机器人能自行选择效率更高的行进路线。

  • 障碍物跨越:在携带额外载荷的情况下,机器人可越过比自身高度更高的障碍物,展现出强大的平衡能力和带载稳定性。

  • 探索式行为:面对不确定地形(如悬空边缘),机器人会主动暂停、探明落差后再前进,表现出类似生物的试探性行为。

强泛化能力:小障碍训练,大障碍通关
值得注意的是,虽然训练时使用的障碍物尺寸较小,但机器人在真实环境中面对远大于训练样本的障碍物时,仍取得了很高的成功率。研究团队认为,这表明系统并非简单记忆步态模式,而是具备较强的泛化与自适应能力。

未来可扩展至人形机器人、轮腿机器人
项目负责人玄明教授(Hyun Myung)表示:“这项研究表明,机器人已经超越了‘单纯移动’的阶段,达到了能够理解环境并自主决策的水平。我们将进一步将其扩展为适用于各种真实环境的智能移动技术。”
研究人员相信,该控制框架可移植到轮腿机器人、人形机器人等其他平台,在巡检、农业、林业以及应急响应等领域具有广阔的应用前景。


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