9月9日，騰訊 Robotics X 機器人實驗室公布旗下輪腿式機器人Ollie最新研究進展，展示了首次曝光的“觸覺交互”以及獨家的“雙輪邁步”，進一步豐富機器人“感官”、提升其運動控制能力，展示了騰訊在機器人前沿技術上的領先布局與持續探索。
Ollie是騰訊自研的輪腿式機器人，也是騰訊Robotics X 機器人實驗室繼機器狗 Jamoca 和 Max 之后的又一創新探索，它整合了多項領先的移動控制技術，在運動規劃、平衡與穩定性、人機交互等領域做出了重點突破。憑借靈活的身姿，Ollie也被稱為“輪滑小子”。
本次升級中新增的觸覺傳感器，使得Ollie 擁有了“感知接觸的能力”，可以對觸摸動作給出回應，并挑戰頭部平衡球形物體等高難度任務。同時，通過運動控制與動作生成算法的升級，Ollie可以持續穩定地完成不同步頻的雙輪邁步動作，整體運動穩定性和靈活度進一步提升。
加入觸覺交互，挑戰頭頂平衡球搬運任務
感知與認知技術是機器人得以安全、高效、自主運行的基礎。近年來，計算機視覺領域發展迅速，取得了不少可以媲美甚至超越人類的成果。與此同時，觸覺感知技術發展相對緩慢，一定程度上制約了機器人能力的擴展。如何在人機交互、運動控制和靈巧操作等場景中讓機器人具備接近人類水平的觸覺能力，成為近年的研究熱點和技術挑戰之一。
騰訊Robotics X機器人實驗室將觸覺傳感器與輪腿式機器人Ollie進行了創新性結合。該傳感器由騰訊Robotics X 實驗室與清華大學聯合研發，采用具有超高靈敏度、超大量程、超快響應速度以及超強循環穩定性的新型壓阻材料，結合定制化的電極適配模塊和高速信號采集模塊，加入自研的軟硬件一體化解決方案，讓機器人可以感知身體表面極其細微的壓力變化。相關研究成果已經被納米科技領域的國際頂級期刊ACS NANO接收。
加入新型觸覺傳感器后，Ollie可以用自己的“皮膚”來感受外界的接觸信息，包括對觸碰方式、觸碰力度、觸碰方位、觸碰軌跡形狀的感知和識別，并以不同方式作出回應。
有了觸覺的支持，結合穩定的運動能力，Ollie 還可以挑戰高難度的頭部平衡、搬運球形物體的任務，充分利用球體與機器人表面的接觸信息，結合自身姿態傳感器和關節電機編碼器的數據，實現了上身物體操控能力和下身移動平衡能力的完美結合。
在用移動機器人完成搬運任務時，一般會選擇擁有穩定接觸面的搬運對象，如紙箱等方形物體；如果要用平面“頭部”搬運易滾動滑落的球形物體，對機器人就要困難得多。Ollie 利用新型觸覺傳感器感知球的相對位置與運動狀態，并實時處理數據，控制自身在不同地形上實現平衡穩定行駛的基礎上，還能保持球不掉落。其背后的領先性技術，為移動機器人提升復雜場景下的自身移動與物品操控能力打下了堅實的基礎。
雙輪邁步“進化”，不同地面行走“如履平地”
值得一提的是，最新的Ollie還展示了雙輪邁步動作，與去年展示的“原地踏步”動作相比，新增同時踏步和移動的能力，而且持續時間更長、動作更流暢、整體表現更穩定。
雙輪邁步動作的完成依賴于動作生成技術。這需要將機器人的動作劃分為單輪支撐階段和雙輪支撐階段。在單輪支撐階段，機器人以輪式邁步的方式通過地面或跨越障礙物，存在單個輪子著地，類似“單輪站立”的狀態。此時，機器人既要利用支撐的輪腿控制行駛轉向，又要保持俯仰和橫滾方向的動態平衡。面對這一情況，研究團隊建立了簡化動力學模型，并依據該模型，使用非線性優化方法，完成動作生成與控制。
雙輪支撐階段在邁步動作中是一個瞬時的切換狀態，雖然時間很短，但難度很高。在這一階段，機器人的兩個輪子與地面間存在相對滑動。這使得機器人的接觸力和動力學特性十分復雜。因此，研究團隊采用了數據驅動方式，將強化學習方法用于該動作中關節角序列的生成，并將生成的關節角序列用于機器人動作與姿態控制。
Ollie 出色的平衡能力主要基于自適應動態規劃平衡控制技術，這是騰訊Robotics X機器人實驗室的重點研究方向之一，相關論文已在行業內知名期刊IEEE Robotics and Automation Letters上發表，并在機器人領域國際頂級會議IEEE/RSJ IROS 2021上展示。在此基礎上，團隊將自適應動態規劃與全身動力學控制技術相結合，實現了機器人更廣泛的地形適應性，相關論文已被IEEE/RSJ IROS 2022錄用。
輪腿式機器人是近年來機器人研究的前沿領域。Ollie兼具輪式結構和腿部能力，輪式結構移動快、效率高，而腿部能力讓Ollie適應不平地面、完成跳躍臺階等動作。如今，加上觸覺和更為高階的“雙輪邁步”，Ollie的能力不斷豐富。
未來，Ollie將會繼續作為騰訊Robotics X機器人實驗室的前沿技術探索的實驗平臺，承擔從機器人本體設計、系統集成到廣泛感知以及控制規劃算法等諸多領域的研究任務，完成全棧技術能力的積累。
