中新網(wǎng)哈爾濱5月4日電 (徐鵬)哈爾濱工業(yè)大學(xué)5月4日發(fā)布消息，該校機電學(xué)院高海波教授團隊在野外足式機器人環(huán)境認知學(xué)習與自主導航方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果可用于足式等復雜環(huán)境移動(dòng)機器人的自主星球探測、野外救援等任務(wù)，并為物理智能系統提供典型案例。

　　動(dòng)物可通過(guò)對物理特征的理解去適應不斷變化的地形環(huán)境，為足式機器人的環(huán)境認知學(xué)習提供仿生學(xué)啟示。

　　然而，機器人實(shí)現類(lèi)似的認知行為卻面臨諸多挑戰。如何通過(guò)視覺(jué)和觸覺(jué)信息實(shí)現對地形物理特征的有效表征？如何總結歸納機器人與環(huán)境的交互經(jīng)驗？如何解決由于地面環(huán)境動(dòng)態(tài)變化造成的認知沖突？針對上述問(wèn)題，研究團隊提出足式機器人的環(huán)境物理特征類(lèi)動(dòng)物學(xué)習方法。

　　研究人員以法向或切向足地作用力學(xué)模型為基礎，設計了基于模型——數據的無(wú)監督學(xué)習框架。該研究首次提出具有認知沖突解決能力的增量式在線(xiàn)學(xué)習方法，使機器人能夠通過(guò)視覺(jué)與觸覺(jué)融合感知自主識別環(huán)境物理特征信息。

　　具體而言，在地面表征方面，團隊采用足地接觸模型表征地形的觸覺(jué)參數，讓機器人“摸一摸”地面就知道柔軟度和摩擦程度；另外，在機器視覺(jué)(“看一看”)方面，團隊提出無(wú)監督視覺(jué)特征提取方法，無(wú)需人類(lèi)參與，只需機器人自動(dòng)對比視野中不同地形紋理，即可自主完成。

　　為讓機器人通過(guò)“看一看”就能預測地形“摸”起來(lái)的感受，團隊將機器人實(shí)時(shí)采集的觸覺(jué)、視覺(jué)特征聚類(lèi)為知識群集，并通過(guò)映射網(wǎng)絡(luò )將視覺(jué)特征和觸覺(jué)特征聯(lián)系起來(lái)。

　　最后，團隊開(kāi)展了豐富的室內外感知和導航試驗，證明該方法可有效助力機器人實(shí)現地面物理特征感知與預測，并在動(dòng)態(tài)環(huán)境中學(xué)習和調整其認知模型，最終安全執行復雜的導航避障任務(wù)。

　　相關(guān)研究成果以《足式機器人的環(huán)境物理特征類(lèi)動(dòng)物學(xué)習》(Learning physical characteristics like animals for legged robots)為題，并以封面論文形式發(fā)表在《國家科學(xué)評論》(National Science Review，NSR)上。(完)