【产通社，3月5日讯】哥伦比亚大学（Columbia University）研究人员的一项新研究显示，通过用相机观察自己的运动，机器人可以自学自己的身体结构和运动方式。有了这些知识，机器人不仅能计划自己的行动，还能克服和自愈身体的损伤。
“就像人类通过照镜子来学习跳舞一样，机器人可使用原始视频来建立自我运动意识，”该研究的主要作者、哥伦比亚大学创意机器实验室博士生胡宇航说。胡博士由Hod Lipson James和Sally Scapa创新教授兼机械工程系主任指导。“我们的目标是让机器人了解自己的身体，适应损伤，并学习新技能，而无需不断的人类编程。”
大多数机器人起初都是在模拟中学习移动的。一旦机器人可以在这些虚拟环境中移动，就会被释放到现实世界中，在那里它可以继续学习。“模拟器越好、越真实，机器人就越容易从模拟跳回到现实，”Lipson解释道。
然而，创建一个好的模拟器是一个艰巨的过程，通常需要熟练的工程师。研究人员教机器人如何通过摄像头观察自己的运动来创建自己的模拟器。“这种能力不仅节省了工程上的努力，还允许模拟继续进行，并随着机器人经历磨损、损坏和适应而发展，”Lipson说。
在新的研究中，研究人员开发了一种方法，让机器人使用单个常规2D相机，对自己的3D形状进行自主建模。这一突破是由三个被称为深度神经网络的模仿大脑的人工智能系统推动的。这些从2D视频中推断出的3D运动，使机器人能够理解并适应自己的运动。新系统还可以识别机器人身体的变化，如手臂弯曲，并帮助它们调整运动，快速从模拟损伤中恢复。
在各种现实世界的应用程序中，这种适应性被证明是有用的。例如，“想象一个机器人吸尘器或个人助理机器人在撞到家具后发现自己的手臂弯曲，”胡博士说。“它不会坏掉或需要修理，而是自己看着自己，调整自己的运动方式，继续工作。这将使家用机器人更加可靠——不需要不断地重新编程。”
另一个场景可能是在汽车工厂里，一个机器人手臂被撞得不成直线。“不用停止生产，它可以观察自己，调整动作，然后回到焊接——减少停工时间和成本，”胡博士说，这种适应性可能会让制造业更有弹性。
随着人们将从制造到医疗的更多关键功能移交给机器人，我们需要这些机器人更有弹性。“我们人类负担不起不断地呵护这些机器人、修理损坏的部件和调整性能。“机器人需要学会照顾自己，这就是自我建模如此重要的原因”Lipson说。
这项研究中展示的能力是哥伦比亚大学团队在过去二十年中发布的一系列项目中的最新项目，在这些项目中，机器人正在学习如何更好地使用相机和其他传感器进行自我建模。
2006年，研究小组的机器人能够利用观察来创建简单的简笔画模拟自己。大约十年前，机器人开始使用多个摄像头创建更高逼真度的模型。在这项研究中，机器人能够仅使用来自单个常规相机的短视频剪辑来创建自己的综合运动学模型，类似于照镜子。研究人员称这种新发现的能力为“运动自我意识”。
“我们人类凭直觉意识到自己的身体；Lipson说:“我们可以想象未来的自己，并在现实生活中采取行动之前就能想象我们行动的后果。“最终，我们希望赋予机器人类似的想象自己的能力，因为一旦你在未来可以想象自己，你就可以无所不能。”
剪报来源：
https://www.engineering.columbia.edu/about/news/robots-learn-how-move-watching-themselves-0
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s42256-025-01006-w