人形機器人是模仿人類身體結構的機器，可以快速有效地完成許多現實世界中的任務。這些機器人和它們的控制算法在最近幾年有了很大的進步。現在，許多人形機器人能夠更快地移動，模仿各種人類的動作。
因為這些機器人是設計來像人類一樣走路或跑步，並且用兩條腿保持平衡，所以有時它們會撞到物體或在不平的地面上絆倒，摔倒在地。然而，與人類不同的是，人類摔倒後能輕易站起來，但人形機器人有時會卡在地上，需要人類的幫助才能重新站起來。
伊利諾伊大學香檳分校的研究人員最近開發了一個新的機器學習框架，讓人形機器人能夠自動站起來，並在摔倒後恢復。這個框架在arXiv預印本伺服器上發表，可能使這些機器人更具自主性，未來能夠更廣泛地使用。
研究人員Xialin He、Runpei Dong及其同事在他們的論文中寫道：「手動設計讓機器人站起來的控制器是困難的，因為人形機器人在摔倒後可能會處於各種不同的姿勢，並且它們需要在挑戰性的地形上運作。」他們的論文開發了一個學習框架，能讓人形機器人從不同的姿勢和地形中站起來。
這個研究團隊開發的新框架叫做HUMANUP，使用了一種強化學習（RL）的方法。這種方法旨在改善人形機器人站起來的能力，無論它們摔倒時的姿勢如何。
He、Dong和他們的同事寫道：「與之前成功的人形機器人行走學習應用不同，站起來的任務涉及複雜的接觸模式，這需要準確建模碰撞幾何和稀疏的獎勵。我們通過一個遵循課程的兩階段方法來解決這些挑戰。」
HUMANUP RL框架分為兩個不同的階段。在第一階段，框架專注於識別良好的肢體軌跡，這樣機器人就能站起來，對機器人的動作平滑度和速度的限制較少。
在第二階段，框架則會精煉早期階段發現的動作，最終將其轉變為平滑且緩慢的動作，讓機器人能夠執行。值得注意的是，這些精煉的動作應該能夠有效地應對機器人的位置和它摔倒時的地形。
研究人員在模擬和現實環境中測試了他們的框架，並將其應用於Unitree G1人形機器人，這是一個由中國公司Unitree Robotics創建的先進機器人系統。他們的發現非常有希望，因為他們發現這種方法讓機器人能夠自主地在摔倒後恢復，無論它的姿勢和地面如何。
He、Dong和他們的同事寫道：「我們發現這些創新使現實世界中的G1人形機器人能夠從兩種主要情況中站起來：a) 仰臥和 b) 俯臥，這兩種情況都在平坦、可變形、滑溜的表面和坡度（例如，泥濘的草地和雪地）上進行測試。據我們所知，這是首次成功展示人形機器人在現實世界中學習站起來的政策。」
He、Dong和他們的同事開發的新框架可能很快會進一步改進，並應用於其他人形機器人，使它們能夠在摔倒後自動站起來。這將有助於進一步推進這些機器人的發展，促進它們未來的廣泛應用。
更多資訊：
Xialin He 等人，學習現實世界人形機器人的站起來政策，arXiv (2025)。DOI: 10.48550/arxiv.2502.12152
arXiv
© 2025 Science X Network
引用：
人形機器人能迅速站起來，因為有了新的學習框架 (2025年2月24日)
取自 https://techxplore.com/news/2025-02-humanoid-robots-swiftly-fall-framework.html
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