3倍提速！现在你跑不过机器狗了，限制波士顿动力机器狗的竟然是电池功率？

强化学习：赋能机器人，突破速度与能力极限

当大模型的扩展定律逼近瓶颈时，强化学习为构建更强大的模型开辟了新的途径。在机器人领域，这一技术也取得了令人瞩目的进展。

波士顿动力机器狗Spot，想必大家已非常熟悉。它曾多次登上热搜，展现令人惊叹的技能，例如喷火的同时跳踢踏舞。然而，许多人曾质疑其四足设计，认为轮式设计更具速度和地形适应性。

如今，Spot已实现了飞跃式进步。它不再是小心翼翼地踱步，而是能够快速敏捷地奔跑。 其速度提升近三倍，达到惊人的18.7公里/小时，接近小型犬的平均奔跑速度。

传统观点认为，机器人速度受限于电机性能。然而，RAI研究所与波士顿动力合作，利用强化学习对机器狗的电机和动力系统建模后，发现了一个意想不到的瓶颈：电池供电能力。^{模拟环境下的并行训练，显著提升了Spot的实际性能。} 这颠覆了之前的认知。

Spot的电力系统仍有优化空间。目前，限制其速度的主要因素是电池电压数据无法完全融入强化学习模型。这意味着，更强大的电池将进一步提升Spot的奔跑速度。

值得注意的是，高速奔跑时的Spot姿态与真实犬类有所不同。这并非缺陷，而是由于其执行器和关节结构与生物体存在差异，导致最优运动方式也不尽相同。

Spot提速的关键在于，在原有小跑步态的基础上，增加了四足同时离地的“飞行”阶段，从而实现了真正的奔跑。 ^{四足离地“飞行”阶段} 这个“飞行”阶段对于维持高速至关重要。

强化学习与传统模型预测控制（MPC）方法截然不同。MPC如同给机器人提供详细的动作指南，可靠但保守；而强化学习则让机器人通过在虚拟环境中反复练习，自主学习最优动作方案，并将其应用于现实。

RAI研究所还利用强化学习训练了一款名为UMV的自行车机器人，使其能够完成平衡、驾驶甚至跑酷等动作。 值得一提的是，UMV无需平衡陀螺仪，完全依靠AI保持平衡。

强化学习的优势在于发现新的行为模式，并提升其在复杂环境下的稳定性和可靠性。 ^{UMV倒车时的不稳定性} 虽然UMV已能熟练完成各种特技动作，但一些看似简单的动作，例如倒车，仍然面临挑战。 ^{UMV在虚拟环境中练习下楼梯}

RAI研究所的研究表明，强化学习等基于学习的方法，能够突破机器人硬件的固有性能限制，实现更广泛的功能。关键在于理解并突破硬件系统的隐藏限制，不断拓展控制的边界。

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