机器人正在向像人类一样行走迈进

自平衡机器人用来演示“感知控制理论”如何帮助机器人以更像人类的方式行走

资料来源:曼彻斯特大学

它分析了标准算法驱动自平衡时会发生什么机器人——由简单的乐高积木制成——被基于“感知控制理论”的积木所取代。这个理论被编码到这个小机器人中，使它能够控制它所感觉到的东西，这样它就能更有效地移动，就像人类和其他动物一样。

虽然机器人靠两个轮子移动，但它是一个“倒立摆”，需要灵活的平衡，就像我们走路时保持身体直立一样。因此，机器人的平衡能力越强，它就越能像人类一样行走。

在这项研究中，更逼真的机器人通过每秒至少100次评估环境，比它的竞争对手平衡得更准确、更迅速、更有效。它还迁移到一个新的地点，即使受到侧向推进的干扰，也比它的竞争对手更有效。在将算法编写到机器人中后，机器人的稳定性大大降低，并且出现了严重的摆动。尽管知觉控制理论已广泛应用于心理治疗、教育和育儿干预，但这是第一次在“面对面”测试中对机器人的知觉控制理论进行比较。

这项新的研究，比较了相同的倒立摆机器人编程和调谐三种不同的软件控制器。其中的两种，比例控制和LQR，被工程师广泛用于制造最新的机器人。第三个理论，感知控制理论，最初起源于工程学，但它采用了“内部人士的视角”，指定了机器人的“期望输入”或“需求”。

曼彻斯特大学临床心理学讲师沃伦·曼塞尔博士说:“尽管这是一项早期工作，但它是诱人的，可以看到用于帮助有心理健康问题的人的科学理论如何帮助工程师改进他们的人工智能设备的设计。”“机器人的能力还没有达到《星球大战》和《银翼杀手》等热门科幻小说中的水平，而且还没有一个机器人能熟练地用两只脚走路。但这一理论的应用可以真正使机器人变成更逼真的机器。”

曼彻斯特大学机器人系统高级讲师西蒙·沃森博士说:“大自然已经开发出了我们所知道的最复杂的机器，因此能够实现受它们启发的算法是我们自身创造性开发能力的重要一步。”

制造和测试机器人的博士生托马斯·约翰逊(Thomas Johnson)说:“这项工作证明了用感知控制理论控制机器人的成功。这篇论文展示了机器人工程师如何从现实世界中寻找灵感。”

计算机技术专家鲁伯特·杨博士说:“这项研究为理解如何构建机器人系统提供了一种全新的方式，尽管现实世界混乱、不可预测，但机器人系统是动态的、适应性强的。”基于一种优雅和自然的方法，这种模式有望开发出更复杂、自主的机器人。”