卡耐基梅隆大学计算机科学学院和加州（zhōu）大学伯克利分校的研（yán）究人（rén）员设（shè）计了一种机器人系（xì）统（tǒng），使（shǐ）一个低成（chéng）本、腿（tuǐ）相对较小的机器人能够在接近（jìn）其高度的（de）地方上下楼梯，可穿（chuān）越（yuè）岩（yán）石（shí）、湿滑、不平、陡峭和多（duō）变的地形。可跨越鸿沟、剥（bāo）落岩石和路（lù）缘石，甚（shèn）至可以在黑暗（àn）中工（gōng）作。

机器人研（yán）究（jiū）所（suǒ）助理教授Deepak Pathak表示（shì）：“赋予（yǔ）小（xiǎo）型机器人爬楼梯和处理各种环境的能（néng）力，对于开发在人们家中以及搜（sōu）救行动中有用（yòng）的（de）机器人（rén）至关重要。这个（gè）系统创造了一个（gè）强大且适应性强（qiáng）的机器人，可以执行许多日常（cháng）任务。”

该团队让机器人进行了（le）测试，在不平坦的楼梯和公共（gòng）公园（yuán）的山坡上测（cè）试它，挑（tiāo）战（zhàn）它跨过（guò）踏石和光滑的表面，并（bìng）要求它（tā）爬楼梯，因为它的高度相当（dāng）于人类（lèi）跳过障碍。该机（jī）器人依靠（kào）其（qí）视觉和一台小型机载计算机快速适应并掌握具有挑战性的地形。

研究人员在一个模拟器中用（yòng）4000个（gè）克隆的机器人训练机（jī）器人（rén），在那里他们在挑战性的地（dì）形上（shàng）练习（xí）行走（zǒu）和攀爬。模拟器的速度（dù）允许（xǔ）机器（qì）人在一天（tiān）内获得六年的经验（yàn）。模拟（nǐ）器还（hái）将训练过程中学到的（de）运动技能存（cún）储在神经网络中，研究人员（yuán）将其复制到真实机器人上。这种（zhǒng）方（fāng）法不需要（yào）对机器人的运动进行任何手（shǒu）动工程——这（zhè）与传统方法不同。

大多数（shù）机器人系统使用相（xiàng）机来创（chuàng）建（jiàn）周围环境（jìng）的（de）地图，并在执行之前使用该地图（tú）来规划移动。这一（yī）过程很（hěn）慢，而且由于映射阶段固有的（de）模糊（hú）性、不（bú）准确性或误解，往（wǎng）往会（huì）出现问题，从而影（yǐng）响后续的规划和移动。测绘和（hé）规划在专注于高水平控制的系统中很有（yǒu）用（yòng），但（dàn）并（bìng）不总（zǒng）是适（shì）合低水平技能的动（dòng）态需求，例如在具有（yǒu）挑战性的地形（xíng）上行走或跑步。

新系统绕过了映射和规（guī）划阶段，直（zhí）接（jiē）将视觉输入路由到机器人的控（kòng）制。机器人看到的东西决定（dìng）了它如何移动。甚至研（yán）究人员（yuán）也没有具体说明腿（tuǐ）应（yīng）该（gāi）如何移动。这项技术使（shǐ）机器（qì）人能（néng）够快速应（yīng）对迎面而（ér）来的（de）地形，并有效地通过地形（xíng）。

因为不需（xū）要（yào）绘制（zhì）地图或规划，并且使用机器学习（xí）来训练动（dòng）作，所以（yǐ）机器人（rén）本身可以是低成本的（de）。该团队（duì）使用的机（jī）器人至（zhì）少比（bǐ）现有替代品便宜（yí）25倍。该团队（duì）的算法（fǎ）有（yǒu）可能使低（dī）成（chéng）本机器人（rén）更广（guǎng）泛地使（shǐ）用。

SCS机（jī）器学习博士生（shēng）Ananye Agarwal说（shuō）：“这个系统（tǒng）直接使（shǐ）用（yòng）视觉和（hé）来（lái）自身体的反馈（kuì）作为输入，向机器人的电（diàn）机输出命（mìng）令。这项（xiàng）技术使（shǐ）系统（tǒng）在现实（shí）世界中非常强大。如果它在楼梯上（shàng）滑倒，它可以恢复。它可以进（jìn）入（rù）未（wèi）知（zhī）环境并适应。”

这（zhè）种控制方面的直接视（shì）觉是（shì）受生物学启发的（de）。人类和动物利用视觉移（yí）动。试着闭着眼睛跑步或平衡。该团队先前的研究表明，盲人（rén）机器（qì）人（没有（yǒu）摄像头（tóu）的机器人）可以（yǐ）征服具（jù）有（yǒu）挑战性（xìng）的地形，但（dàn）增加（jiā）视觉并依靠视（shì）觉可以大大改善系统。

该团队还将目光投向（xiàng）自然，寻找系统的（de）其他（tā）元素。对（duì）于一个（gè）身高不到（dào）一英尺的小型机器人来说，要爬（pá）上接近（jìn）其高度的楼梯或障碍物（wù），它（tā）学会了采（cǎi）用人类用来跨过高障碍（ài）物的（de）动作。当一个（gè）人不得不把腿抬得（dé）很高才能爬（pá）上一个横（héng）档（dàng）或障碍时，它会用臀（tún）部把（bǎ）腿（tuǐ）移到一边，称为（wéi）外（wài）展和内收（shōu），这样会给它更多的空（kōng）间。Pathak团（tuán）队设计的机器人系统也是如（rú）此，使用髋关节（jiē）外展来克服阻碍（ài）市场上一些最先进的腿部机器人系统的障碍（ài）。

四（sì）足动物后腿的运动（dòng）也启发（fā）了该团队。当猫穿过障碍（ài）物时，它的（de）后腿会避开与前腿相同的物体，而不会（huì）借助附（fù）近（jìn）的一（yī）双眼睛。“四条腿的动物有一（yī）种记忆，使它（tā）们的后（hòu）腿能够追踪前（qián）腿。我们的系统以类（lèi）似的方式工（gōng）作（zuò）。”Pathak说。该系统的（de）车载记忆使后（hòu）腿能够记住前（qián）方摄像头（tóu）所看到的内容，并进（jìn）行（háng）机动以避开障碍（ài）物。

“由于没有地图，没有规划，我们的系统（tǒng）会记住地（dì）形和它如何移动前腿，并将其转换为后腿，做得如此迅速和（hé）完美。”伯克利大学博士生Ashish Kumar说道。这项研究可能是（shì）解（jiě）决腿机器人（rén）面临的现有挑战并（bìng）将其带到人们（men）家中的一大步。