最近，机器人的各种“球技”不断刷新认知。
日前，HITTER走红网络，论文一作Zhi Su是清华大学姚班2022级本科三年级学生，他们提出了一套结合模型规划与强化学习的分层框架，让人形机器人在亚秒级（sub-second）反应下与人类对打乒乓球，稳定且连续。
今天要介绍的是另一个机器人，名叫ANYmal。HITTER是人形机器人，而ANYmal是四足机器人。
研发团队在《Science Robotics》杂志发表论文，介绍了这项最新研究成果，和HITTER一样，ANYmal也可以与人对打，不过打的不是乒乓球，而是羽毛球。
比赛时，机器人在球场上快速移动，连续击球多达10次。ANYmal将身体动作与视觉感知结合，可以根据情况调整行动，精准击中羽毛球并将球打回对面。研究人员表示：“即便是四足机器人，也可以在复杂动态体育场景中成为人类的对手。”
ANYmal重50千克，四足落地站立时高度0.5米，日常可以完成复杂地形穿越、跨越障碍物等。
以前，研究人员曾给机器狗添加手臂，教它抓取物品或开门，但测试发现，在动态环境中协调机器狗肢体、利用好视觉感知是一个难题。
Yuntao Ma是杂志论文的联合作者，他之前在瑞士苏黎世联邦理工学院研究机器人，现在是中国机器人初创公司Light Robotics的成员。
Yuntao Ma表示：“体育运动是进行此类研究的理想选择，因为我们可以逐步提高比赛的激烈程度或难度。”
ANYmal机器狗由中国电科机器人有限公司（中国电科21所）和瑞士企业ANYbotics联合研制，该机器狗可负重10公斤，行走速度约1.2千米/小时，能搭载视觉传感器、温度传感器、气体探测器、雷达、麦克风等多种设备，因此可以感知和探测大量的物理属性。
最新的论文由Yuntao Ma、Andrei Cramariuc、Farbod Farshidian和Marco Hutter合作发布。
资料显示，Yuntao Ma在南京长大，高中时去了新加坡，目前居住在新加坡。他曾在苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室研究机器人，之后拿到博士学位，现在是机器人初创公司亮源新创（Light Robotics）的员工。
至于Light Robotics，它由OpenAI前资深算法专家姜旭创立，瞄准具身智能陪伴机器人市场，公司总部位于深圳，在新加坡有分支机构。
此前ANYmal已颇有名气，但打羽毛球是一项新挑战。
当机器狗快速冲向羽毛球时，既要追踪球的位置，还要保持平衡，难度并不小，在对战过程中，机器狗动作敏捷，平稳性极高，让人惊叹。
在研究过程中，研究团队给机器狗安装了一只机械臂，上面装有羽毛球拍，手臂以45度角倾斜，握住羽毛球拍。
若将机器狗和机械臂加在一起，总高度为1.6米，整个机器狗的机械结构共18个关节，其中每条腿3个关节，机械臂6个关节。
为了控制机械臂和机器狗腿部动作，研究人员构建了一套复杂的内置系统。
在机械狗前端正中央偏右位置，研究人员装有立体摄像头，它可以处理羽毛球视觉信息，分析球的飞行方向。
通过强化学习，机器狗被训练成“羽毛球运动员”，它可以探索周边环境，反复学习，识别并追踪羽毛球，朝着球移动并挥拍。
为了达成目标，研究人员先创建模拟环境，其中包括羽毛球场地、标注机器狗的虚拟对应物位置。在模拟环境中，羽毛球从对方场地中心附近发出，机器狗追踪球的位置，估算飞行轨迹。
研究人员还制定了一套标准，教ANYmal如何打球。机器狗配有“虚拟教练”，根据球拍位置、挥拍速度等指标，若机器狗表现良好，就会获得奖励。挥拍奖励基于时间设定，程序要求机器狗能准确、及时击球。
我们知道，比赛时羽毛球可能落在任何地点，机器狗必须高效移动，不能无故加速减速，若能做到，就会得到系统奖励。
在模拟训练中，机器狗经过5000万次尝试，获得大量数据，研究人员以这些数据为基础，构建了一套神经网络，它可以控制18个关节的移动，让机器狗朝着羽毛球移动并击中它。
经过模拟测试后，研究人员将神经网络植入机器狗，然后让ANYmal在现实中接受各种测试。
研究者可派第二台机器狗上场，命令它投出羽毛球，让第一台机器狗追踪。在对练过程中，研究人员可以控制球的速度、角度和落点。
经过大量训练后，机器狗可以追踪羽毛球，以每秒12米的速度移动，准确挥拍并击中羽毛球。整体来看，机器狗的挥拍速度只有业余运动员的一半。
在对战过程中，ANYmal会测量前往羽毛球的距离，估算到达所需时间，然后调整移动方式：
——若羽毛球距离机器狗仅半米，无需移动；
——若距离达到1.5米，机器狗迅速前往预定位置；
——若距离达到2米，机器狗会伸出手臂接球。
研究人员表示：“让机器狗盯着羽毛球并不简单，盯住球时，机器狗无法快速移动；如果不盯着，又不知道应该去哪里击球。为了权衡，需要一种智能技术来判断。”
让系统协调18个关节也充满挑战，每个关节的电机都要独立学习，最终所有关节需协同运行。
每次击出羽毛球后，机器狗会自动回到球场中央，这与人类选手的选择基本类似。
在对战时，机器狗不会考虑对手的动作。若将人类的姿势信息录入系统，或许能提升机器狗的性能。研究人员还考虑给机器狗添加一个颈部关节，让机器狗可以长时间预测羽毛球轨迹。
未来，拥有类似功能的机器狗或许可以清理灾后废墟，担负救援任务。
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