ETH足端近距离传感实现离散地形鲁棒运动控制

苏黎世联邦理工学院机器人系统实验室发表论文，提出一种仅依赖足端近距离传感和本体状态的离散地形方法。研究团队在ANYmal-D机器人的橡胶足端嵌入STMicroelectronics的VL53L5CX时间飞行，该传感器具有45度视场角，输出4×4距离网格，采样频率60Hz，并向外倾斜约15度以覆盖落脚区域。为提升到真机的迁移能力，研究人员对传感器噪声、延迟和缺失率进行精确建模，在训练中引入静态偏置、比例噪声、高斯噪声、读数缺失和20至60毫秒的时间延迟。

控制策略采用长短期记忆网络与近端策略优化算法，在Isaac Gym中分两阶段训练：第一阶段让机器人熟悉踏脚石、空隙等基础地形，第二阶段引入平衡梁、楼梯和复杂坡面。实验表明，在偏置、尺寸误差和里程计噪声等扰动下，足端传感策略的鲁棒性显著优于基于机身中心高度扫描或聚合深度地图的方案。真机测试中，机器人仅使用足端传感和本体状态，能以0.52米每秒的平均速度通过60厘米水平空隙、散乱踏脚石和20厘米窄梁等复杂地形。机器人学到的行为体现了主动感知特性：脚在空中摆动时利用传感器扫描空隙和平台表面，实现动态调整落脚点。