清华:让人形机器人真正“会翻越”复杂地形

源自小红薯:每日ComputerScience

01-23 19:30

现有的人形机器人要么只看路不会用全身,要么动作华丽却对环境失明。清华团队提出的新框架,首次将深度视觉直接融入全身动作控制,让机器人能像人一样自主翻越、钻越障碍物,这项突破为人形机器人在真实环境中的广泛应用铺平了道路。

清华:让人形机器人真正“会翻越”复杂地形智能速览

  • 统一了感知与动作跟踪,让机器人能根据地形实时调整动作。

  • 通过动作捕捉与地形扫描,构建“动作—地形”数据对进行训练。

  • 创新相对参考系奖励,提升了强接触下的稳定性与成功率。

  • 设计并行渲染算法,深度感知效率提升约10倍。

  • 仅用IMU和深度相机即可部署,无需全局定位,降低了应用门槛。

清华:让人形机器人真正“会翻越”复杂地形精华内容

该研究之所以能实现突破,关键在于其一系列精巧的系统设计,从数据到训练再到部署,环环相扣地解决了机器人全身运动的核心难题。

感知与动作的统一

传统机器人控制方法长期分裂为感知行走与动作模仿两条路线,前者只会用脚,后者对环境失明。该研究首次将外感知深度视觉直接纳入全身动作跟踪控制闭环,使机器人能够“照着跳”,更能实时调整步伐、起跳点和手部接触位置。

为实现这一点,团队通过真人跑酷动作捕捉与LiDAR场景扫描,构建了严格对齐的“动作—环境”数据对。这些数据被统一重定向到Unitree G1人形机器人上,让高动态、多接触的动作具备了可学习性。

高效稳定的训练

为保证训练的稳定与高效,研究提出了相对参考系奖励设计,介于全局和本体参考之间,在强接触、强扰动场景下显著提升了稳定性与成功率。

同时,针对大规模并行训练中的“感知串扰”问题,团队设计了分组并行Ray-Casting算法,仅渲染必要信息,使深度感知效率提升约10倍。此外,还采用失败驱动的自适应采样课程学习,集中攻克训练中最易出错的接触阶段,加速了策略收敛。

简化真实部署

该技术的一大亮点是其工程上的易用性。策略在部署时不依赖任何全局定位系统或里程计,仅需机器人自带的IMU、关节状态与深度图像即可。

这意味着机器人可以直接被投入到陌生的室内外环境中执行任务,显著降低了人形机器人从模拟到现实的应用门槛,为其在搜救、勘探等场景的实际落地扫清了重要障碍。

这项研究不仅展示了人形机器人在动态运动上的惊人潜力,更重要的是提出了一套行之有效的系统性方法论。随着这些技术的成熟与开源,我们距离看到能真正融入复杂人类环境的机器人伙伴又近了一步。

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