机器人与人工智能研究所(RAI Institute)研发了一款受自行车启发的机器人——超机动车(Ultra Mobility Vehicle,简称 UMV),能够在高速行驶中保持平衡并执行复杂的特技动作。
该机器人重 23.5 公斤(51 磅),行驶速度最高可达每秒 8 米(18 英里/小时)。其设计采用移动反应质量和强化学习,仅通过 5 个驱动自由度实现平衡和跳跃、前空翻等山地自行车动作,降低了机械复杂性。UMV 的结构包含头部、颈部和自行车车架,其中头部集成了计算硬件、电池和跳跃驱动器。通过连接头部与车架的颈部及两根拉杆,机器人能够移动质量并在运动中改变方向。系统采用总计 5 个驱动自由度,无需反应轮或支架即可实现动态机动。
研究人员利用强化学习在仿真中训练 UMV,采用了 NVIDIA Isaac Laboratory 和近端策略优化算法。训练期间变化了质量分布、摩擦力和控制延迟等参数。团队开发了针对驾驶、翘头与跳跃、翻转以及跨越的四种控制策略,相关策略无缝迁移至实体机器人。
在测试中,UMV 能够保持单轮平衡、原地转向,并自主跃上一米高的平台。通过跳跃时收紧身体减小转动惯量,它完成了前空翻,俯仰角速度达到约每秒 17 弧度,在半秒内完成旋转和着陆。研究团队未来计划优化硬件、电池与电机驱动,减少对外部动捕系统的依赖,其应用前景包括城市配送和复杂地形侦察。
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