小米「鐵大」機器人學會打架子鼓，鐵大2.0已投入研發
機器之心發表於2022-12-09
在今年 8 月份的一個釋出會上，小米首款「全尺寸人形仿生機器人」——CyberOne 手拿一朵小紅花正式亮相。
CyberOne，小名「鐵大」，高 1.77 米，重 52kg。8 月份亮相時，它「剛剛學會走路，下盤還不太穩」，手部也無法承擔太複雜的工作。儘管如此，雷軍還是強調了小米在機器人領域的投入和決心：「CyberOne 的 AI 和機械能力都是由小米機器人實驗室自主開發的。我們在多個領域投入了大量研發資金，包括軟體、硬體和演算法創新。」
幾個月過去，我們又得到了關於「鐵大」的新訊息，它剛剛學會了一項新技能——打架子鼓。據悉，打鼓表演輸入的是一個 MIDI 檔案，「鐵大」可以把它解析成鼓點，然後便會生成與音樂同步，並且和歌曲長度相協調的全身軌跡序列，這並非易事，因為末端執行器必須確保準確地按節拍打鼓。在這一方面，「鐵大」做得相當不錯，即使有些地方需要他迅速地來回移動鼓槌。這可能不算特別尖端的人形機器人研究，但看看像小米這樣的公司在做什麼仍然非常有趣。為此，IEEE Spectrum 請小米機器人實驗室的高階硬體工程師任賾宇解答了幾個問題。IEEE Spectrum 小米為什麼要研究人形機器人呢?任賾宇：有三個原因。首先，我們看到中國和全世界的勞動力都在大幅減少。我們正在努力用人形機器人取代人類勞動力，儘管這道阻且長。其次，我們認為人形機器人是所有機器人形式中，最具技術挑戰性的。透過研究人形機器人，我們也可以利用這項技術來解決其他型別機器人的問題，比如四足機器人、機械臂，甚至輪式機器人。最後，小米想成為中國技術最先進的公司，而且人形機器人很有吸引力。IEEE Spectrum：為什麼選擇以打鼓的形式來展示你們的研究?任賾宇：8 月 11 日，小米官方釋出 CyberOne 之後，我們收到了很多公眾的反饋，大部分人都不具備機器人研究的背景知識，他們更希望看到的是，人形機器人做一些人類無法輕易做到的事情。老實說，實現這一點相當困難，眾所周知，首個 CyberOne 的原型遠遠落後於人類。但是有一天，我們一位剛開始學習打鼓的工程師提出，打鼓可能是個例外。她認為，相比於新手鼓手，人形機器人在手腳協調和節奏控制方面更勝一籌。我們都認為這是一個好主意，打鼓本身就非常酷，也很有趣。所以我們選擇透過打鼓來展示我們的研究。IEEE Spectrum 這項研究中最具挑戰性的部分是什麼?任賾宇：最具挑戰性的部分是，當接收到鼓點的長序列時，CyberOne 需要為每隻手臂和腿分配序列，並在硬體限制下生成連續的無碰撞的全身軌跡。因此，我們提取基本節拍，並透過最佳化離線地構建我們的鼓點運動軌跡庫。然後，CyberOne 就可以生成連續的軌跡，並且與任何鼓的分數一致。這種方法給 CyberOne 打鼓提供了更多的自由度，並且僅受到機器人能力的限制。IEEE Spectrum：你希望這項研究能在未來幫助你們的機器人做哪些不同的事情?任賾宇：打鼓需要 CyberOne 協調全身動作，以實現快速、準確、大範圍的運動。我們首先想要找到我們的機器人在硬體和軟體方面的侷限性，為下一代的設計提供參考。同時，透過本次研究，我們形成了一套完整的機器人演奏不同歌曲的自動打鼓方法，這一經驗也有助於我們更快地解鎖機器人演奏其他樂器的技能。任賾宇：我們正在研發第二代 CyberOne，希望進一步提高它的運動和操縱能力。在硬體層面，我們計劃提升自由度，整合自主研發的靈巧雙手，並增加更多的感測器。在軟體層面，我們將研發出能更好地控制運動和視覺的演算法。原文連結：https://spectrum.ieee.org/xiaomi-robot-drummer