
抽屉里积灰的旧手机或许迎来了比做镇纸更有趣的第二春。加州大学洛杉矶分校(UCLA)机器人与机构实验室(RoMeLa)研究人员开发了 PhoneBot,一款将智能手机用作“大脑”的小型双足人形机器人。
该团队在 arXiv 发布的预印本中指出,PhoneBot 旨在通过复用手机现有组件来省去昂贵的独立传感器、视觉计算机及复杂布线。手机摄像头负责视觉,惯性测量单元(IMU)充当平衡感知的“内耳”,处理器运行驱动关节的神经网络,触摸屏则显示状态与控制界面。
硬件架构与运动控制
PhoneBot 身高 48.3 厘米(19 英寸),含电池与手机在内重 1.8 公斤(4 磅)。其机身配备 13 个低成本伺服电机,每条腿 6 个,另有一个电机用于旋转躯干,使摄像头无需转动整机即可追踪人物。手机并非硬连接至机身,而是通过 Wi-Fi 与板载小型计算机通信,由后者将指令转发给电机,这种设计便于更换不同型号的手机。
在真机实测前,PhoneBot 在考虑了真实电机力量、速度及齿轮间隙的虚拟环境中,通过强化学习进行了步态训练。系统在保持节奏、交替迈步和直立时给予奖励,对拖沓等不良动作扣分。演示显示,该机器人已具备行走、视觉跟随人物以及从俯卧姿势站起的能力。
目前,其行走控制和视觉处理在手机本地完成,但语音识别与大语言模型仍依赖附近笔记本电脑,通过 Wi-Fi 连接处理对话功能。
低成本验证与局限性
研究团队在四款安卓手机上测试了 PhoneBot:一款为 2017 年发布的荣耀 9,另外三款为采购价约 50 至 80 美元的预付卡机型。所有设备均能运行运动传感、行走控制及设备端视觉交互等核心功能。不过,基于摄像头的建图与定位(SLAM)功能未在荣耀 9 上成功运行,研究人员推测这与该设备在美国无法使用谷歌服务有关,但这并不意味着 PhoneBot 适用于所有安卓手机。
现阶段,PhoneBot 没有手臂,且行走训练仅限于平坦地面,小型电机也限制了其负载与复杂动作执行能力。团队计划未来探索不平坦地形适应、轻量化手臂设计,以及基于语言模型的规划系统,试图将口语指令和视觉信息直接转化为动作,并尝试在手机端运行语言模型以摆脱对笔记本电脑的依赖。
该项目硬件与软件均已开源,定位为供教育、研究和爱好者实验的平台,而非成熟的家用伴侣。团队估算,不含智能手机的 PhoneBot 硬件成本约为 400 美元。相比之下,论文中列出的其他小型研究用人形机器人价格介于 3,500 至 13,800 美元之间。尽管功能侧重不同,PhoneBot 无疑以显著更低的预算降低了双足机器人技术的门槛。