11月20日，腾讯公布移动机器人研究新进展：四足移动机器人Jamoca和自平衡轮式移动机器人首次亮相。Jamoca是国内首款能够完成行走梅花桩复杂挑战的四足机器人，自平衡轮式移动机器人相关研究成果也入选机器人行业顶级会议IROS2020。这两项研发均来自腾讯RoboticsXLab，是移动方向的技术突破，也是机器人最基础的能力之一。腾讯RoboticsXLab成立于2018年，致力于推动下一代人机协作机器人的研究，打造虚拟世界到现实世界的载体和连接器。目前，实验室重点开展机动性、灵巧操作和智能体三大通用机器人技术的研究与应用，重点研发多模态移动机器人。Jamoca，四足移动机器人：能走能跑能跳，能挑战梅花堆复杂地形。梅花桩是中国古代武术的重要练功道具之一，也是武侠小说中练习轻功的依据。现在，梅花??桩上迎来了新的“实践”——腾讯四足移动机器人Jamoca。Jamoca的主体基于外部提供的硬件平台进行修改。它重约70公斤，长1米，宽0.5米，高0.75米。四足移动机器人通常被称为机器狗。基于对外提供的本体，基于自主研发的机器人控制技术，腾讯RoboticsXLab为Jamoca打造了应对复杂环境的智能大脑。这个大脑允许Jamoca行走、小跑和跳跃，并赋予它自主定位和避开障碍物的能力。Jamoca此次完成的挑战由两部分组成：60公分高、20°坡度的台阶和相邻桩之间最大高度差16公分、间距不一的梅花桩。据腾讯RoboticsXLab研究员介绍，与国际上其他四足机器人相比，Jamoca此次挑战的梅花桩具有更小的立足面积、更高的高度和台阶组合。大。其中，测试机器人移动能力的难点主要有两个：理解梅花桩的排列（包括位置和高度），选择最佳落脚点和路线，行走平稳准确（立足点到梅花的中心）开花桩）。这对应实验室在移动技术方面研究的两个核心技术模块：感知、运动规划和控制；同时，两者实现了系统性的一体化融合。从Jamoca挑战赛的结果来看，腾讯RoboticsXLab达到了极高的技术水准——1厘米误差以内的感知定位、10毫秒级基于环境的路线规划、1KHz基于动态的实时力矩控制、梅花桩心点1cm以内的立足误差，整个系统的高度协调性。在环境精准感知方面，Jamoca创新性地实现了稳健的眼足标定，通过RGB-D摄像头实时感知周围环境。通过特征点匹配，在线跟踪Jamoca自身轨迹，将基于视觉的定位信息与基于运动学的里程计信息和IMU（Inertialmeasurementunit，惯性测量单元）数据融合，从而提高定位。跟踪的准确性和频率。同时利用算法识别提取台阶和梅花桩的表面积范围和中心点位置，融合定位和识别数据重建整个3D运动场景。在最优运动路径规划和实时运动控制方面，Jamoca基于对机器人本体和梅花的实时感知，实现基于质心动力学的在线质心轨迹生成和立足点规划感知系统的位置信息。在保证机器人四条腿下一步能够安全踩到梅花桩的同时，优化出一条身体运动长度最短、综合能耗最少的运动轨迹，可以不断进行上述运动规划在线的。同时，基于实时的身体状态估计，Jamoca可以结合质心动力学模型构造优化问题，实时求解机器人足部所需的地面反作用力，结合反馈控制实现精准稳健的实时力控，可完成步行、斜跑、跳跃等运动控制。与工业机器人按照预先设计好的规则进行重复运动不同，RoboticsX实验室更关注于对机器人具有意识和判断力的自主特性的研究。独立判断，独立决策，独立完成任务。现阶段，Jamoca主要用于实验室内部研究实验。其在线环境感知、最优运动规划和实时运动控制能力将帮助腾讯其他机器人产品在未来更好地适应复杂的现实环境。能在静止和行走中自主保持平衡的轮式机器人这次还有一款自平衡轮式移动机器人，又称自平衡自行车，是腾讯RoboticsX的首款自平衡自行车实验室研究机器人。它在传统轮式移动机器人的基础上，增加了动量轮及其电机驱动系统，使机器人在静止和运动状态下都能保持平衡，不会摔倒。自平衡轮式移动机器人的硬件平台完全由腾讯RoboticsX自主研发，重约15公斤，长1.15米，高0.52米。其控制能力可细分为行驶时的动态自平衡和停车时的静态。自平衡。行驶过程中的动态自平衡是通过转动前把手进而转动车身实现的，而静止时的静态自平衡则采用动量轮力矩平衡技术，利用角动量原理应用守恒来实现自平衡控制。依靠平衡算法，腾讯自平衡轮式移动机器人即使受到一定的外界干扰，仍能在保持自平衡状态的同时平稳前进。该机器人在遇到上坡和下坡等不同路况时，也表现出了更好的运动能力和平衡性能。即使在行车路线有特定限制的情况下，比如独木桥行车，也能从容应对。在此前举办的机器人行业顶级国际会议IROS2020上，腾讯RoboticsXLab发布的两篇关于平衡控制的Oral论文均出自该机器人项目。IROS由IEEE（电气和电子工程师协会）和RSJ（日本机器人学会）联合组织。是机器人领域三大顶级国际会议之一。今年的主题是消费者机器人和我们的未来。、传感器、云机器人等相关领域。在第一个研究《自平衡轮式移动机器人的非线性平衡控制：设计与实验》中，腾讯机器人X实验室与纽约大学合作，研究了自平衡轮式移动机器人动静平衡控制的稳定性。腾讯RoboticsX实验室在传统轮式移动机器人的基础上，增加了动量轮和电机驱动系统，采用级联和阻尼配置的被动控制（InterconnectionandDampingAssignment-PassivityBasedControl，IDA-PBC）方法，应用李雅普诺夫理论从理论上证明了自平衡轮式移动机器人闭环系统的稳定性。此外，实验室还证明，新型控制器在自建平台上运行良好，使机器人能够保持自我平衡，具有一定的抗外界干扰能力。在另一项研究《自平衡轮式移动机器人平衡的增益规划控制器设计》中，不同于传统方法将静态和动态平衡区别对待，研究团队建立了一个统一的数学模型，可以同时描述轮式移动机器人的动态和静态特性。基于同一车型，动平衡和静平衡对不同驱动输入的依赖程度不同，不能使用相同的控制参数。因此，研究团队采用了基于增益调度的控制方法。控制方法使轮式机器人在两种情况下都保持平衡，这在理论上和实验上都得到了证明。移动机器人技术框架腾讯RoboticsXLab专注于机器人移动性、灵巧操作和智能体三大核心通用技术的研究与应用。其中，运动是机器人最基本的能力之一，此次发布的两项开发均属于运动方向。运动方向可分为机械设计、感知、运动规划与控制、机械系统设计与构建四个技术模块。通俗地说，前三项是机器人的躯干、眼睛和大脑，最后一项是协调其各个“器官”的能力。自主研发的Jamoca算法结合了腾讯在感知、运动规划和控制方面的研究成果。整机研发的自平衡轮式移动机器人，可以说是腾讯在机器人机械设计和整机系统设计构建方面的里程碑项目。腾讯RoboticsX和腾讯AILab主任张正友博士表示：“运动或运动能力是机器人最核心、最基本的能力之一，决定了它能去什么场景，能做什么，能做什么。“它会拥有什么样的未来。想象力。我们很高兴看到这两个发展，并将继续探索机器人的一般能力，以建立从虚拟世界到现实世界的强大桥梁。”
