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发布时间：2020-07-30 01:30:28
复杂机器人的运动控制，一直阻挡机器人产业发展的老大难问题，迟迟没有得到很好的解决。即便是代表机器人最高水平的波士顿动力，其机器人离实用也还远。近两年发展迅猛的AI，俨然如万金油般，被用在各种地方，自然也包括机器人控制领域，而且似乎取得了不错的效果。前端时间，UCberkely的强化学习专家Pieter Abbeel创办了Embodied Intelligence，业务更是直接涵盖了VR、AI、机器人三大热点。
为了搞清楚VR、AI等新技术如何在机器人控制领域应用，本文根据一些相关论文和公开资料，包括Pieter Abbeel的演讲，对VR和AI在机器人控制方面的应用进行了简单梳理，发现AI和VR等在机器人控制等方面还是有实在的应用，只不过离取得实质性突破，还有相当长的距离。
机器人控制的几种类型
很多机器人的研究目标很多是模拟人的智能，所以研究人的控制系统，对于机器人有很大的借鉴意义。人体的神经系统由大脑、小脑、脑干、脊髓、神经元等共同构成，复杂而又完善。人体神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统。中枢神经系统由脑和脊髓组成，是人体神经系统的最主体部分。周围神经系统是从脑和脊髓发出的分布到全身各处的神经。无数的神经元存在于神经系统各处，构成神经网络。
中枢神经网络负责运动控制，主要分成三层：
大脑：居于最高层，负责运动的总体策划，各种任务的下达。
小脑：居于中间层，负责运动的协调组织和实施。人体平衡由小脑控制。
脑干和脊髓：属于最低层，负责运动的执行，具体控制肌肉的骨骼的运动，由脑干和脊髓完成。
三层对运动的调控作用不同，由高到低，低层接收高层的下行控制指令并具体实现。大脑可直接也可间接的通过脑干控制脊髓运动神经。
如果把机器人与人进行类比，机械臂控制器就类似于人的脊髓，负责控制电机（肌肉）和机械机构（骨骼）的具体运动，多足机器人的运动控制器，就类似于人的小脑，负责控制平衡和协调。而机器人的操作系统层，则类似于人的大脑，感知和认知世界，并下达各种复杂的运动目标。
基于以上类比，参照目前的各类机器人的情况，机器人的运动控制大概可以分成4种任务：
脊髓控制——机械臂运动的基础控制。工业机器人，各类机械臂，无人机的底层运动控制等面临的主要是这类问题。
小脑控制——多足机器人的平衡和运动协调控制。这块目前是机器人控制仍未突破的难点，目前做的最好的显然是波士顿动力。
大脑控制——环境的感知。主要是扫地机器人、无人机等底层运动控制已经封装好的机器人的导航和路径规划。需要通过环境感知，对自身和目标进行定位、导航和运动规划。
大脑控制——环境的认知和交互，也就是机器人具体执行交互任务，如控制机械臂抓取物体，执行操作等。这是服务机器人需要突破的重要问题。
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