卡耐（nài）基（jī）梅隆（lóng）大学计算机（jī）科学学院和加州大学伯克利分校的研（yán）究人员（yuán）设计了一种机器人系统（tǒng），使一个低成本、腿相对较小的机器人能够在接近（jìn）其高度（dù）的地方上下楼梯，可穿越岩石、湿滑、不平（píng）、陡峭和多变（biàn）的地形。可跨越鸿沟、剥落岩石和路（lù）缘石，甚（shèn）至（zhì）可以在黑暗中工作。

机器人研究所助理（lǐ）教授Deepak Pathak表示：“赋（fù）予（yǔ）小型机器人爬楼梯和处（chù）理各种环境的能力，对（duì）于（yú）开发在人们家（jiā）中以及（jí）搜救（jiù）行动中有用的机器人至关重要。这个（gè）系统创造了一个强大且适应性强的（de）机器人，可以执行（háng）许多日常任务。”

该团队让机器人进行了测试，在不平坦的楼梯和公共公园（yuán）的（de）山坡上测（cè）试（shì）它，挑战它跨过踏石和光（guāng）滑的表（biǎo）面（miàn），并要求它爬楼（lóu）梯，因（yīn）为它的（de）高度相（xiàng）当于人（rén）类跳过障碍。该机器人依靠其视觉和（hé）一台小型机载计（jì）算机快速适应并掌握具有挑（tiāo）战性的（de）地形。

研究人员在（zài）一（yī）个（gè）模拟器（qì）中用（yòng）4000个（gè）克（kè）隆的机器人训（xùn）练（liàn）机器人，在（zài）那里他们在挑战（zhàn）性的地（dì）形（xíng）上练习行走和攀爬。模拟器的速度允许（xǔ）机（jī）器（qì）人在（zài）一天内（nèi）获得六年的经验（yàn）。模拟器（qì）还将训练过程中学（xué）到（dào）的运（yùn）动技能存（cún）储在神（shén）经网络中，研究人（rén）员将（jiāng）其复制到真（zhēn）实机器人上。这种（zhǒng）方法（fǎ）不需要对机器（qì）人的运动进（jìn）行任何手（shǒu）动工程——这与传统方法不同。

大多数机器人系统使用相机来创建周围环境的地图，并在执行之前使用该（gāi）地图来（lái）规划移动。这一过程很慢，而（ér）且由于映射阶段固有的模糊（hú）性、不（bú）准确性或（huò）误解，往往会出现（xiàn）问题（tí），从（cóng）而影响后续的规划和移动（dòng）。测（cè）绘和规划在专注于高水（shuǐ）平控（kòng）制的系统中很（hěn）有（yǒu）用，但并不总是适合低水（shuǐ）平技能的动态需求，例如在（zài）具有挑战性的地形上（shàng）行（háng）走或跑步。

新系统绕（rào）过了映射和规（guī）划阶段（duàn），直接（jiē）将视觉输入路由到机器人的（de）控制。机器人看到的东西（xī）决（jué）定了它如何（hé）移动。甚至研（yán）究人员也没有（yǒu）具体说（shuō）明腿（tuǐ）应该如何（hé）移动。这项技术使（shǐ）机器人能够快速应（yīng）对迎面而来（lái）的地形，并有效地通过地形。

因为（wéi）不需要绘制地图（tú）或规划，并且（qiě）使用机器学习来（lái）训（xùn）练动作，所以机器人（rén）本身可（kě）以是（shì）低（dī）成本的。该团（tuán）队（duì）使用的机器人至（zhì）少比现（xiàn）有（yǒu）替代品便（biàn）宜25倍。该团队的（de）算法有可能使低（dī）成本机器人（rén）更广泛地使用。

SCS机（jī）器学习博士（shì）生Ananye Agarwal说：“这个系统直接使用视觉和来自身体的反馈作为输入（rù），向机器人的电（diàn）机输（shū）出命令（lìng）。这项技（jì）术使系统在现（xiàn）实世界中（zhōng）非（fēi）常强大。如果它在楼（lóu）梯上滑倒，它可以恢复。它可以进入未（wèi）知（zhī）环境并适应。”

这种（zhǒng）控（kòng）制方面的直接视（shì）觉（jiào）是（shì）受生物学启发的。人类和动物利用视觉移（yí）动。试着闭着眼睛（jīng）跑步或平衡。该（gāi）团队先前的（de）研（yán）究表明，盲人机器人（没有摄像头的（de）机器（qì）人（rén））可以征服具有挑战性（xìng）的地形，但增（zēng）加视觉（jiào）并依靠视觉可以大大改善系（xì）统（tǒng）。

该团队（duì）还（hái）将目（mù）光（guāng）投向自然，寻找系统的其他元素。对于一个身高不到一英（yīng）尺的小型机器人（rén）来说，要爬上接近其高度（dù）的楼梯或障碍物，它学会了采（cǎi）用人类（lèi）用来跨过高（gāo）障碍物的动作。当（dāng）一个（gè）人不得不把腿抬（tái）得（dé）很高（gāo）才能爬上一个横（héng）档或（huò）障碍时，它会用臀部把腿移（yí）到一边（biān），称为外展和内收，这样会给它更多的空间。Pathak团队设计的机器人（rén）系统也（yě）是如此（cǐ），使用（yòng）髋关节外展来克服阻碍（ài）市场上一些最先进的腿部机器人系统的障（zhàng）碍。

四（sì）足动物后腿的（de）运动也（yě）启发了该团（tuán）队。当猫穿（chuān）过障碍（ài）物时，它的后腿会避开与（yǔ）前（qián）腿相（xiàng）同的物体，而不会借（jiè）助（zhù）附（fù）近（jìn）的一双眼睛。“四条腿的动（dòng）物有一种记忆（yì），使它们的后腿（tuǐ）能够追踪前腿（tuǐ）。我们的系统（tǒng）以类（lèi）似的方式（shì）工作（zuò）。”Pathak说。该系统的车载记（jì）忆使（shǐ）后腿能够（gòu）记住（zhù）前方摄像头所看到（dào）的内容，并进行机动以避开障碍物。

“由于没有地（dì）图，没有规划，我们的（de）系统会记住地形（xíng）和（hé）它如何移动前腿，并将其转（zhuǎn）换为后腿，做得如此（cǐ）迅（xùn）速和完美。”伯（bó）克利大学（xué）博士生Ashish Kumar说道。这项研（yán）究（jiū）可能是解决（jué）腿机器（qì）人面临的现有挑战并将其带到（dào）人们家中的一大步。