2021-08-04
 
从艺术视觉到硬件,这里是如何让 Spot 跳舞
2021年08月04日   阅读量:3323

为庆祝波士顿动力加入现代汽车集团大家庭,Spot 与 BTS 共舞。我们记录了这种舞蹈是如何从一个想法变成现实的——编舞机器人的目标、灵感和挑战。Spot 团队的软件工程师 Kathleen Brandes 指出:“每次我们制作新视频时,机器人的能力都会得到提高中国机器人网vrovro.com。它在电影中看起来流畅且富有艺术感,但我们首先需要让它在硬件上运行。”


从艺术视觉到硬件的技术路径是什么?参与该项目的工程师和程序员使用了几种不同的技术,这些技术同时采用了 Spot 的 Choreographer 软件及其 API,以在完成的舞蹈中产生各种行为。


在 Choreographer 中设置步骤

Choreographer是一种通过 Spot 的 API 创作和控制运动的工具,于去年面向媒体和娱乐领域的客户推出。Choreographer 旨在弥合传统编舞者的创作过程与机器人编程技术过程之间的差距。


与人类舞者一起工作时,编舞可以给出相对较高级别的指导——例如执行此步骤三遍——而不是规定所需的特定关节角度或扭矩。舞者将这些指令转化为身体的详细动作。但细节正是传统机器人所需要的语言。同样,如果编舞要求舞者以身体上不可能的方式移动,舞者可以利用他们对自己身体的先天理解,根据他们的能力和环境修改舞步。相比之下,典型的机器人会严格遵守指令——即使它摔倒了。


Choreographer 软件允许非技术用户创建舞蹈,就像编舞师指导舞者一样,而不是像工程师给机器人编程一样。Choreographer 控制器了解 Spot 的物理和环境,优先考虑平衡,然后执行指定的步骤。将这种运动智能融入机器人中,您可以简单地提供更高级别的指令,而 Spot 则负责其余工作。如果被要求做一些物理上不可能完成的事情,或者如果面临诸如地板湿滑之类的环境挑战,Spot 会找到与请求最相似的可能动作,并改为这样做——类似于人类舞者会做的事情。


我们从常见的视频和音频编辑软件中汲取灵感,开发了一个界面,让您能够快速、直观地指定所需的机器人运动,并以您喜欢的细节级别。舞蹈是作为在时间轴上可视化的一系列可配置动作而创建的。这些“移动块”代表对控制器的整体优化请求,而不是预先编写好的动作。除了让 Spot 将平衡置于严格遵守定义的动作之外,这种方法还允许您同时组合多个动作。时间线分为腿、身体、手臂和抓手的单独轨道,因此您可以为每个轨道独立指定移动。


“采取三个步骤”的指令就像在时间线上放置三个“步骤”块一样简单。


现场机器人跳舞


要使中间步骤变慢,您可以扩展该步骤,使其在时间线上占用更多宽度。


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如果需要更多细节,我们通过参数提供。可以通过拖动滑块来给出像“稍微高一点”这样的指令。


通过将动作同时放置在时间线中的多个轨道上来完成组合动作以执行诸如“边摇摆步”之类的操作。


最后,您设置每分钟节拍,自动将时间线同步到将使用的任何音乐,并保持 Spot 的节拍以进行最终表演。查看我们的文档,了解有关 Choreographer 软件的更多详细信息。


用动画扩展

对于那些你有一个精确的输出并且不介意获得更多技术的情况,我们还开发了一个动画 API,它将在我们即将发布的 2.4 版本中提供。此管道允许您使用 3D 动画工具创建完全自定义的序列,并将它们集成到 Choreographer 脚本中,就像默认动作一样。


对于“Spot's On It”视频的介绍序列,我们使用 Autodesk Maya 制作万花筒舞蹈动作。Autodesk Maya 是一款 3D 动画软件,可为创作和编辑运动学轨迹提供精细控制,但此 API 可以使用一系列工具集。


正如软件使编舞者能够专注于步骤而不是他们的机制一样,动画 API 使动画师能够专注于序列的整体外观和感觉。机器人运动顾问 Jakob Welner 解释说:“在传统动画中,您可以自由设计您希望观众看到的确切运动,但在处理机器人时,需要考虑许多层计算和物理约束。


但是,动画 API 允许您轻松运行合理的动画,而无需担心内涵和约束。Spot 将尽其所能,并自动尝试纠正其余部分。” 这种高水平的控制是可能的,因为动画仍然被视为对平衡控制器的请求,使您不必制作具有完美物理效果的动画。


现场机器人跳舞


把这一切放在一起

这些不同的舞蹈序列创作方法可以在 Choreographer 中组合和分层,以创建“Spot's On It”视频中展示的复杂结果。例如,在七个 Spots 表演波浪式舞蹈的“涟漪”序列中,我们同时使用了动画和标准编舞工作流程。


我们使用库存移动块设置步数和身体位置,但希望在手臂运动中获得更流畅的效果。动画使我们能够精确地获得所需的手臂运动,而分层框架使我们能够将动画手臂运动与股票运动相结合,从而达到两全其美的效果。


将这些不同的设计技术与 Spot 的内置运动智能相结合,可以轻松创建看起来流畅自然的舞蹈,而不会加重您的编舞或机器人的负担。

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