PhoneBot：用旧手机当大脑的机器人 能行走、跌倒后自行站起

一部旧智能手机可以成为双足机器人的大脑。这是加州大学洛杉矶分校研究人员开发的小型人形机器人PhoneBot的基本思路。手机安装在机器人身体上，承担大部分运算，减少了对昂贵专用电子元件的依赖。研究人员估计，机器人结构成本约400美元，不含手机。该项目已在10月6日发表于arXiv的研究中介绍。手机如何成为机器人“大脑”PhoneBot高48.3厘米，含手机重约1.8公斤。下半部装有13个伺服电机：每条腿6个，另有1个用于躯干旋转。借助躯干旋转，机器人可以不移动双脚就将摄像头转向某人。手机替代了控制机器人通常所需的多个部件：摄像头用于识别人，惯性传感器检测身体朝向和运动，软件处理这些信息以决定如何移动关节。指令通过Wi-Fi发送到结构内置的小型计算机，再由其传给电机。手机与机器人之间无需电气连接，因此可以更换其他兼容手机而无需改动线路。如何学会行走和站起为教PhoneBot行走，研究人员使用强化学习，在模拟环境中训练控制系统。软件在保持平衡并完成所需动作时获得奖励。训练还考虑了原型电机力量限制。最初尝试暴露一个问题：机器人倾向失衡行走，一条腿承受更大压力。为纠正，研究人员引入镜像运动示例，获得更均衡的负载分配。在模拟测试中，关节间对称误差从0.254弧度降至0.003弧度。结果随后在真实原型上验证。演示显示PhoneBot能行走，并在跌倒后自行站起，还能利用手机摄像头跟随一个人。兼容手机与局限研究人员测试了四款安卓手机，包括2017年的Honor 9和几款约50至80美元购买的廉价机型。所有手机都能完成主要控制和视觉识别功能。但Honor 9因缺少必要谷歌服务，无法使用基于ARCore的建图功能。PhoneBot还可通过语音交互，但目前语音识别和回答处理需要外部计算机。原型还有其他局限：没有手臂，行走控制系统仅在平坦表面训练，电机功率较低也限制了可执行动作。想建造PhoneBot的人可在项目官网找到设计文件和复现说明。机械材料以CC BY-NC 4.0许可提供，允许非商业用途再利用。