HUGWBC

HUGWBC – 上海交大聯(lián)合上海 AI Lab 推出的人形機(jī)器人全身控制器

HUGWBC（Humanoid Unified and General Whole-Body Controller）是由上海交通大學(xué)與上海AI Lab共同研發(fā)的人形機(jī)器人全身控制器，旨在提供精確的控制能力。它能夠讓機(jī)器人靈活地執(zhí)行多種自然步態(tài)，如行走、跑步、跳躍、站立和單腳跳，并支持實(shí)時(shí)的外部上肢控制信號，以完成復(fù)雜的任務(wù)。HUGWBC使用強(qiáng)化學(xué)習(xí)技術(shù)在模擬環(huán)境中進(jìn)行訓(xùn)練，并通過不對稱訓(xùn)練框架（AAC）將控制策略成功遷移至真實(shí)機(jī)器人。

HUGWBC是什么

HUGWBC（人形統(tǒng)一通用全身控制器）是上海交通大學(xué)和上海AI Lab聯(lián)合開發(fā)的一款先進(jìn)的人形機(jī)器人控制系統(tǒng)，專注于實(shí)現(xiàn)精細(xì)的控制。利用擴(kuò)展的命令空間和創(chuàng)新的訓(xùn)練技術(shù)，HUGWBC能夠讓機(jī)器人自然地進(jìn)行多種形式，包括行走、跑步、跳躍、站立和單腳跳。同時(shí)，它支持實(shí)時(shí)的外部上肢控制信號，使機(jī)器人能夠在復(fù)雜的任務(wù)中表現(xiàn)出色。通過在模擬環(huán)境中的強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練，HUGWBC能夠有效地將策略遷移到實(shí)際的機(jī)器人上。

HUGWBC的主要功能

• 多樣步態(tài)支持：能夠控制機(jī)器人執(zhí)行多種步態(tài)，包括行走、跑步、跳躍、站立和單腳跳。
• 參數(shù)精細(xì)調(diào)整：允許用戶調(diào)整步態(tài)頻率、腳擺高度、身體高度、腰部旋轉(zhuǎn)和身體俯仰角等參數(shù)，以滿足不同任務(wù)的需求。
• 實(shí)時(shí)外部干預(yù)：支持上肢的實(shí)時(shí)外部控制信號（例如遙控或重定向），使機(jī)器人能夠在執(zhí)行任務(wù)時(shí)進(jìn)行復(fù)雜的操作。
• 高魯棒性與適應(yīng)性：HUGWBC能夠適應(yīng)多種地形和外部干擾，確保的穩(wěn)定性和精確性。

HUGWBC的技術(shù)原理

• 擴(kuò)展命令空間：設(shè)計(jì)了包含任務(wù)命令和行為命令的通用命令空間，以靈活控制機(jī)器人的和姿態(tài)。
• 強(qiáng)化學(xué)習(xí)訓(xùn)練：基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)（尤其是PPO算法）在模擬環(huán)境中訓(xùn)練控制策略，并通過定義獎勵函數(shù)來優(yōu)化機(jī)器人的性能。
• 不對稱訓(xùn)練框架：采用不對稱訓(xùn)練框架（AAC），使批評網(wǎng)絡(luò)可以訪問所有特權(quán)信息，而演員網(wǎng)絡(luò)僅使用真實(shí)機(jī)器人可用的傳感器數(shù)據(jù)，從而提升策略的泛化能力。
• 對稱性損失：引入對稱性損失函數(shù)，促使策略生成自然且對稱的，提高的穩(wěn)定性和效率。
• 干預(yù)訓(xùn)練：在訓(xùn)練過程中引入外部干預(yù)信號，以適應(yīng)上肢的實(shí)時(shí)控制，同時(shí)保持下肢的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
• 腳軌跡規(guī)劃：采用五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃方法，確保腳在擺動階段的平滑，提高的自然性和穩(wěn)定性。

HUGWBC的項(xiàng)目地址

• 項(xiàng)目官網(wǎng)：https://hugwbc.github.io/
• arXiv技術(shù)論文：https://arxiv.org/pdf/2502.03206

HUGWBC的應(yīng)用場景

• 復(fù)雜地形導(dǎo)航：使人形機(jī)器人能夠在不平坦的地形上靈活行走、跑步和跳躍，適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，如崎嶇山路、廢墟或建筑工地，執(zhí)行搜索和救援任務(wù)。
• 動態(tài)任務(wù)執(zhí)行：支持機(jī)器人在需要快速反應(yīng)和高機(jī)動性的場景中進(jìn)行高動態(tài)任務(wù)，例如快速奔跑、跳躍和單腳跳，適用于體育賽事輔助或緊急響應(yīng)任務(wù)。
• 人機(jī)協(xié)作任務(wù)：基于實(shí)時(shí)外部上肢干預(yù)功能，HUGWBC能夠使人形機(jī)器人與人類操作者協(xié)作完成復(fù)雜任務(wù)，如搬運(yùn)、裝配或精細(xì)操作，從而提高工作效率與安全性。
• 服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用：在家庭或服務(wù)場所中，HUGWBC使人形機(jī)器人能夠執(zhí)行日常任務(wù)，如清潔、搬運(yùn)物品或協(xié)助老年人和殘疾人，提供更加自然和靈活的服務(wù)。
• 科學(xué)研究與開發(fā)：HUGWBC可用于開發(fā)和測試新的控制算法、人機(jī)交互技術(shù)及機(jī)器人感知能力，推動人形機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

常見問題

• HUGWBC適用于哪些機(jī)器人？HUGWBC設(shè)計(jì)用于多種人形機(jī)器人，適用于需要精細(xì)控制和多樣能力的場景。
• 如何獲取HUGWBC的使用權(quán)限？用戶可以訪問項(xiàng)目官網(wǎng)獲取相關(guān)信息和使用指南。
• HUGWBC能否在真實(shí)環(huán)境中應(yīng)用？是的，HUGWBC經(jīng)過不對稱訓(xùn)練框架的優(yōu)化，能夠在真實(shí)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。