卡耐基梅隆大学计算机科学学院和加州大学伯克（kè）利分校（xiào）的研究人员设（shè）计（jì）了一种机器人系统（tǒng），使（shǐ）一个低成本（běn）、腿相（xiàng）对较小的机器人能（néng）够在（zài）接近（jìn）其高度的地方上下楼梯，可穿越岩石（shí）、湿（shī）滑（huá）、不平、陡峭和多变的地形。可跨越鸿沟、剥落岩（yán）石和路缘石，甚至可以在黑暗中工作。

机器人研究所（suǒ）助理（lǐ）教（jiāo）授Deepak Pathak表示（shì）：“赋予小型机（jī）器人爬楼梯（tī）和处理各种环境的（de）能力，对（duì）于开发在人们家（jiā）中（zhōng）以（yǐ）及搜救（jiù）行动中有用的（de）机器（qì）人至关（guān）重要（yào）。这个系统创造了（le）一个强（qiáng）大且适应性强的机器人，可以执行许多日常任务。”

该团队（duì）让机器人进行了测试（shì），在不平坦的楼（lóu）梯（tī）和公共公园的山坡上测试（shì）它，挑战它跨过（guò）踏（tà）石和光（guāng）滑的表（biǎo）面，并要求它（tā）爬楼梯，因为它的高度相（xiàng）当于人类跳过障碍。该机（jī）器人（rén）依（yī）靠（kào）其视觉和一台小型机载计算（suàn）机快速（sù）适应并掌握具有挑（tiāo）战性的（de）地形。

研究人员在一个模（mó）拟器中用4000个克隆（lóng）的机器人训（xùn）练机器（qì）人，在那（nà）里（lǐ）他们在挑战性的地（dì）形上练习行走和攀爬。模拟器的速度允（yǔn）许机器人在一天内（nèi）获得六年的经验。模（mó）拟（nǐ）器还将训练过程（chéng）中学到的（de）运动（dòng）技能存储在神（shén）经网络中，研（yán）究（jiū）人员（yuán）将其复制（zhì）到真实（shí）机器（qì）人上。这种方法（fǎ）不需要（yào）对（duì）机器人的（de）运动进行（háng）任何手动工程——这与（yǔ）传统方法（fǎ）不同。

大多数机器人系统使用相机来（lái）创建周围环境的（de）地图，并在执行（háng）之前使用该地图来规划移动（dòng）。这一过程很慢（màn），而且由于映（yìng）射（shè）阶段固有的（de）模糊性、不准确性或（huò）误解，往往会出现问题，从而影响后续（xù）的（de）规划和（hé）移动。测绘（huì）和规划在（zài）专注（zhù）于高水平控（kòng）制的系（xì）统中很有用，但（dàn）并不总是适合低水平技（jì）能（néng）的动（dòng）态需求，例如在具有挑战性的地（dì）形上行走或（huò）跑步。

新（xīn）系（xì）统绕过了映射和规划阶段（duàn），直接将视觉输入（rù）路（lù）由到机器人的控制（zhì）。机（jī）器人看到的东西决定了（le）它如何（hé）移动。甚至研究人员也没有具体说明腿应该如何移（yí）动。这项技术使机器人能（néng）够快速应对迎面而来（lái）的地形，并有效地通过地形（xíng）。

因为不需要绘制地图（tú）或规划，并且使用机（jī）器学习来训练动作，所以机器人（rén）本（běn）身可（kě）以是（shì）低成本的。该团（tuán）队（duì）使用的机器人至少比现（xiàn）有替代品便宜25倍。该团队的算法有（yǒu）可能使低成本机器人更广泛地使用。

SCS机（jī）器学（xué）习博士生Ananye Agarwal说：“这个系统（tǒng）直接（jiē）使用视觉（jiào）和来（lái）自身体的反馈（kuì）作为输入，向机器人的电（diàn）机输（shū）出命令。这（zhè）项技（jì）术使系（xì）统在（zài）现实（shí）世界中非常强大。如果它在楼梯上（shàng）滑倒（dǎo），它可以（yǐ）恢（huī）复。它可以进（jìn）入未知环境（jìng）并（bìng）适应。”

这（zhè）种控制方（fāng）面（miàn）的直接视觉（jiào）是（shì）受（shòu）生（shēng）物学启发的。人类和动物利用（yòng）视觉移动。试着（zhe）闭（bì）着眼睛跑步或（huò）平（píng）衡。该（gāi）团队先前的研究（jiū）表明，盲人（rén）机（jī）器人（没有摄像（xiàng）头的机器人）可以征服具有挑战（zhàn）性的地（dì）形，但增加视觉并依靠视觉可以大（dà）大改善系（xì）统。

该团队还将目光投向（xiàng）自然，寻找系统（tǒng）的其（qí）他元素。对于一个身高不到一英尺的小型机（jī）器人来说，要爬上接近其高（gāo）度的楼（lóu）梯或障碍物，它学会了（le）采用人类用来跨（kuà）过高障（zhàng）碍物（wù）的动作。当一个人不得不把腿（tuǐ）抬得（dé）很高才能爬上一个横档或障碍时，它会用臀部把腿移到一边，称（chēng）为外展和内收，这样会（huì）给它更多（duō）的空间（jiān）。Pathak团队设计的（de）机器人系统也是（shì）如此（cǐ），使用（yòng）髋关节外展来克服阻碍市场上一些最先进（jìn）的腿部机器人系（xì）统的障碍。

四足动物后腿（tuǐ）的运动也启发（fā）了（le）该（gāi）团队（duì）。当猫穿过障碍物时，它的后腿会（huì）避开与前腿（tuǐ）相同（tóng）的（de）物体，而不会借助附近的一（yī）双眼睛（jīng）。“四条腿的动物有一种记忆，使它们的后（hòu）腿能够追踪前腿。我们的（de）系（xì）统以类似的方式工（gōng）作。”Pathak说。该系统的车载记忆使后腿（tuǐ）能够记住前方摄像头所看到的内容，并进行（háng）机动以（yǐ）避开障碍物。

“由于没有地图，没有（yǒu）规划，我们的系统会记住地（dì）形和它如何移（yí）动前腿（tuǐ），并将其转换为后腿，做得如此迅速和完美。”伯（bó）克利大学博士（shì）生（shēng）Ashish Kumar说道。这项（xiàng）研（yán）究可（kě）能是（shì）解决（jué）腿机器（qì）人面临的现有（yǒu）挑战并将其（qí）带到人（rén）们家中的一（yī）大步。