KAIST开发的机器人,在世界上首个跑完马拉松比赛

2024-11-18 10:13  

▲ 17日,在庆尚北道尚州举行的“尚州柿饼马拉松”上,KAIST研究小组开发的四足步行机器人“Raibo 2”正在与其他马拉松选手一起奔跑。Raibo 2以4小时19分52秒的速度跑完了42.195公里,获得了世界首个跑完马拉松全程的机器人的荣誉。其躯干前后的两台摄像头用以检测地形地物,方向由在附近陪跑的研究员无线操控。/ KAIST

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“请大家鼓掌!机器人正在跑完马拉松!”17日下午,距离第22届尚州柿饼马拉松比赛开始近4小时20分时,主持人的声音响彻了尚州市民运动场。决赛前,在最后一个转弯的马拉松选手中间,四足步行机器人“Raibo 2”正在奔跑。它的最终记录是4小时19分52秒。这是机器人在世界上首次跑完42.195公里的常规马拉松比赛全程。Raibo 2号还获得了完赛奖牌。

“Raibo 2”是KAIST皇甫济民(音)教授的研究小组开发出来的。机器人跑完马拉松意味着躲避道路障碍物,感知周围马拉松选手的动作,一次充电奔跑40公里以上。研究小组方面人士表示:“在夜间警戒、险地巡逻、送货等多种实用领域,机器人的技术上升了一个档次。”

▲ 制图 = 宋允慧

第二次挑战就获得了成功

尚州柿饼马拉松是在14公里处和28公里处重复出现2次高度50米的山坡的线路,对业余马拉松选手来说这种难度也很高。步行机器人可能会出现意想不到的力量损失,因此是一个具有挑战性的课题。马拉松赛道由周围陪跑的研究员用无线装置下达命令,指示转换方向。身前和尾部的两个摄像头检测周围的地形地物。另外,关节上的传感器可以感知运动,尽量减少耗电。

四足步行机器人虽然最近在沙子、冰雪、山地等多种地形上证明了性能,但仍存在与基于轮子的行驶机器人相比行驶距离和运用时间短的局限性。研究小组为了解决这些问题,在自主开发的虚拟环境中让“Raibo 2”进行学习,使其具备坡度、楼梯、结冰道路等多种环境,能够稳定步行。尤其是它可以将下坡路上产生的动能储存在电池里,延长了驱动时间。

Raibo 2也曾因为未能跑完马拉松而遭受挫折。今年9月在“金山人参节马拉松赛”上它首次发起挑战,但在37公里处因电池耗尽而未能跑完全程。电池比实验室预想的早10公里耗尽。研究人员说:“原因是在实际的马拉松赛道上和其他跑者混在一起跑,无法保持一定的速度,经常减速和加速。”此后,研究小组改善内部结构,让电池容量增加了33%等,致力于进行技术完善。改进后的Raibo 2在平地上直线行驶时,最远可行驶67公里。

▲ 今年9月,KAIST的四足步行机器人“Raibo 2”在金山马拉松上奔跑。/ KAIST

与AI的结合是“神来之笔”

Raibo 2一次充电最长可行驶8小时的“耐力”,被评价为比美国候任总统唐纳德·特朗普警卫任务中使用的波士顿动力公司的机器人狗“Spot”更出色。不同于普通的四足机器人,这是得益于结合了人工智能(AI)的技术。Raibo 2相关论文的第一共同作者李忠仁(音)博士说:“比如说如果没有AI,将下坡路上产生的动能储存在电池里的技术是不可能实现的。不同于单纯地向前滚动就行的轮子,想在四足步行的同时储存能量,高度发达的AI控制必不可少。”

与大部分四足步行机器人只能使用外部零件或软件实现有限的改善不同,与皇甫教授研究室创业的初创企业“Raion Robotics”联合进行开发,从机构设计到人工智能的所有领域都是自主开发的,实现了综合发展。李忠仁说:“通过跑完马拉松全程,我们证明了Raibo 2可以在市中心的环境下稳定地执行配送、巡逻等服务。今后我们将努力在山地、灾难环境中实现世界最顶级的步行性能。”

▲ 跑完42.195公里马拉松的四足步行机器人“Raibo 2”和相关人士正在合影留念。/ KAIST