虚拟步行者为机器人引领潮流

2017-04-06 10:03:44

通过MacGregor Campbell孩子们可以轻松地做到这一点,但是两脚走路对于机器人来说是一项挑战虽然动画人物很愉快地漫步,但他们很少看人那是因为人体的许多关节可以在多个方向上移动,从而产生一系列令人眼花缭乱的潜在姿势将它们编组为人形行走并非易事 “这就像驾驶一辆装有50个方向盘的汽车一样,”加拿大温哥华不列颠哥伦比亚大学的计算机动画研究员Michiel van de Panne说道,他是许多尝试新方法给予机器人和视频游戏角色的人之一逼真的步态模拟物理过程有助于使虚拟世界看起来更逼真例如,一种称为光线追踪的技术模仿光线反射物体的方式但动画角色通常是一个更肤浅的过程虽然动作捕捉技术可以记录虚拟角色的真实动作以模仿,但是不可能给角色提供所需的每个动作变化加拿大多伦多大学的Martin de Lasa说,更好的方法是使用模拟物理方法使虚拟角色“只是在运行中产生运动”动画师在20世纪90年代首次考虑过这种方法,但计算机速度慢和对生物力学的理解有限,这些都阻碍了它们德拉萨说,这些限制不再适用例如,英国公司NaturalMotion开发了虚拟角色,通过一种称为“模拟进化”的方法,以现实的方式对他们遇到的任何事物作出反应该过程始于由虚拟神经网络控制的一群虚拟骨架每个骨架都有一个略有不同的网络,影响其行走能力那些可以走得最远的人被宣布为“最适合”并且用于产生下一代,其中一部分神经稍微改变几代人以来,骷髅会自动“进化”成更好的步行者该公司的动画出现在许多电脑游戏和电影中然而,由于NaturalMotion控制系统自行发展,目前尚不清楚它是如何工作的,这可能会导致工程师在将其应用于昂贵的机器人之前暂停思考 Van de Panne和de Lasa正在融合一种更容易理解的方法 - 两人都在上周在洛杉矶举行的年度计算机图形会议SIGGRAPH上展示了他们的成果 van de Panne和de Lasa不是通过独立控制每个关节来动画角色,而是开发了总体控制器这些创建了简单的规则,用于指定角色的行为方式,并且各个关节只需移动即可遵守它们例如,在van de Panne的模型中,一旦控制器指定了摆动脚的路径,就会自动计算腿部和臀部中各个关节之间的角度并且因为摆动脚的路径控制肢体的运动 - 反之亦然 - 控制器容易适应不同的身体类型 De Lasa与多伦多大学的Igor Mordatch和Aaron Hertzman合作,重点关注脚和躯干的位置如何影响重心它可能看似简单,但当应用于具有真实肢体比例和生物力学的虚拟身体时,其他行为自然而然地出现例如,当脚在行走过程中移动时,重心会以一种可能会破坏控制器规则的方式移动 - 为了补偿,de Lasa的角色(如图)自动开始摆动手臂,就像人类一样如果被推,它甚至会“风化”它的手臂 “你基本上可以免费获得所有这些东西,”德拉萨说 “当应用新规则时,动画角色中会出现类似人类的行为”Van de Panne和研究生Stelian Coros现在正致力于在人形机器人中实施他们的工作 De Lasa非常清楚机器人行走的挑战,他是波士顿动力公司Big Dog机器人骡子项目的前成员 Big Dog表现出奇怪逼真的行走行为,在冰上滑倒后恢复平衡,但它有一个主要限制:其精密的控制系统仅适用于机器人的尺寸和设计宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学的机器人研究员克里斯阿特克森说,这种定制的控制系统需要专业知识来设计 “这是一门艺术,”他说 “你基本上需要一个米开朗基罗来做这件事,并没有那么多米开朗基罗”他说,新策略可以促进能够适应不同机器人形式的控制器的发展目前,de Lasa受到这样一个事实的鼓舞:不同的研究小组正在采用类似的方法来实现真实的步行 “这让我们相信我们正走在正确的道路上”更多关于这些主题: