迪士尼的研究人員研發(fā)了一種新算法，可以將使用傳統(tǒng)動畫軟件創(chuàng)造的動作轉移到機器人身上，同時減少機器人運動產生的機械振動。迪士尼的研發(fā)團隊在SIGGRAPH 2019上發(fā)表的論文《Vibration-Minimizing MoTIon RetargeTIng for RoboTIc Characters》，介紹了這種機器人減振方法，能有效的使機器人做出動作時不再發(fā)生劇烈搖擺。
下面我們一起根據迪士尼的動畫演示直觀的了解一下這種減振算法能產生什么樣的效果。由于物理定律，設計和編程機器人很難做到讓機器人在運動過程中保持平穩(wěn)的移動。當機器人部件動態(tài)移動時，它所連接的所有東西都會發(fā)生形態(tài)變化。
機器人振動優(yōu)化算法能否起作用，很大程度取決于機器人模型本身的優(yōu)劣。隨著機器人變得越來越復雜高效，它能夠發(fā)生形態(tài)變化的部件也越來越多。從本質上來講，每一處能發(fā)生彎曲的部件都會引發(fā)另一個部件的變化，這就會導致機器人全身產生劇烈的晃動。
如果機器人非常龐大且堅硬，那它發(fā)生的彎曲和晃動可能并不明顯，但輕量級、設計用于人類周圍的機器人在做出動作時會有明顯的形態(tài)變化并產生晃動。這些部件的晃動會使機器人無法高效的完成任務，甚至可能造成破壞。
迪士尼的動畫設計師重新設計機器人要做的特定動作，結合新算法優(yōu)化機器人運動產生的振動。這個算法工具還能預測機器人將產生怎樣的振動，然后向電機發(fā)出指令，進行微小但精準的額外動作來消除振動，同時仍然使機器人按照動畫設計的方式運動。
研究人員解決機器人運動產生晃動問題的方法是，優(yōu)先抑制最明顯的大振幅振動，即使是在結構相對復雜的機器人上，這種優(yōu)先條件也能發(fā)揮作用。在拳擊動作的演示中，研究人員將動畫重新定位成具有13個自由度的人形機器人，在仿真模型和系統(tǒng)上用拳擊手套代替雙手。拳擊動作包含更快速的運動和突然停止。
加速的動作會導致過度的振動，特別是機器人閃避并移動上半身時。在使用算法進行優(yōu)化前，機器人電機控制運動有9厘米左右的晃動，經過研究人員和動畫設計的同時優(yōu)化，電機控制的晃動被縮小在1.5厘米以內，并保持了輸入的動畫沒有明顯的視覺差異。
隨著科技的發(fā)展，機器人技術也在不斷進步，越來越的的機器人開始出現在人類的日常工作和生活中。但目前，這些機器人的研究都還在朝著能讓機器人做出更多動作、具備更多功能的方向發(fā)展。加強機器人的穩(wěn)定性，不僅能提高它的工作效率，也能更好的保護機器人各個部件不受損壞。機器人的功能變得越來越復雜，能完成的任務也越來越豐富多樣，如何讓機器人能更穩(wěn)定高效的完成任務成為了機器人技術發(fā)展新的研究方向。
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