据TechRadar 10月18日报道,加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究人员开发出一款名为PhoneBot的小型人形机器人,其机器人硬件成本约为400美元,不包括手机。该平台采用开源方式,研究人员可复现、修改组件并开展基于智能手机的机器人研究。

PhoneBot身高483毫米,重1.8公斤,使用13个伺服电机控制双腿和可旋转躯干。它不额外配备专用摄像头、运动传感器和昂贵机载计算机,而是利用智能手机的摄像头、惯性测量单元和计算能力完成视觉、传感与部分控制任务。

具体而言,手机摄像头用于跟踪人物,内置惯性测量单元提供运动信息,帮助机器人保持平衡并执行已学习的行走动作。机器人内部另有一台计算机负责电机通信,通过Wi-Fi接收手机发出的无线指令,并将其转换为关节运动。

PhoneBot每条腿有六个驱动关节,覆盖髋、膝和踝部,另有一个关节用于旋转躯干及安装其上的手机。这种布置让摄像头可以转向人物,而无需机器人转动整个身体,从而支持人物跟踪和其他基于视觉的交互。

研究团队测试了四款安卓手机,包括2017年发布的旧款荣耀9,以及三款价格约50至80美元的廉价手机。四款设备均支持应用的核心功能,包括运动传感、行走控制、视觉检测和人机交互,但不同型号的部分功能存在差异。应用通过TensorFlow Lite运行运动控制策略,手机摄像头则支持人物检测、姿态估计等感知功能。

在训练方面,团队在仿真中使用强化学习训练行走控制器,奖励预期动作,并惩罚不稳定姿态和过大的电机负载。早期实验出现步态不均、机器人过度依赖一条腿的问题,研究人员随后加入镜像训练样本,用对应的左右动作教控制器,从而在不增加仿真物理步数的情况下改善步态对称性。

在五次独立训练运行中,镜像学习使后续评估的关节角度对称误差从0.254弧度降至0.003弧度。左右扭矩不平衡从0.205降至0.034,机械功率不平衡从0.339降至0.040。实物演示包括行走、从面朝下姿势恢复,以及在不持续转动机器人双脚的情况下将手机摄像头对准人物。

PhoneBot目前受限于低功率伺服电机,可承载的重量和能可靠完成的动态动作有限。其行走控制器在平地上训练,平台也没有用于操作物体的手臂,非平坦地形上的移动问题尚未解决。

研究目前发布在arXiv上,该平台供研究人员在正式同行评审发表之前或同时分享论文。作为开源项目,PhoneBot允许研究人员复现平台、修改组件,并继续研究基于智能手机的机器人方案。