人形机器人，这个曾经只存在于科幻小说和电影中的概念，如今正以惊人的速度走进现实。而在这场科技革命中，英伟达（NVIDIA）无疑扮演着举足轻重的角色。近日，英伟达推出了一款名为HOVER的通用人形机器人功能控制器，再次引发了业界的高度关注。这款仅有1.5M大小的小模型，却蕴含着巨大的潜力，它将如何改变人形机器人的未来？
HOVER，全称为“Humanoid Versatile Controller”，顾名思义，是一款旨在实现人形机器人多功能、全身神经控制的通用控制器。它以其小巧的体积和强大的功能，重新定义了人形机器人控制系统的可能性。HOVER的核心在于其能够以150万参数实现对机器人复杂动作的精准控制，并且能够适应导航、桌面操作和移动操作等多样化的任务需求。更令人惊叹的是，HOVER并非针对特定任务进行优化，而是通过模仿全身运动作为一种通用的抽象，从而提供通用的运动技能，并在此基础上学习各种全身控制模式。
那么，HOVER究竟有哪些令人瞩目的功能呢？
多模式控制，灵活应对复杂场景
传统的人形机器人控制系统往往针对特定任务进行设计，难以适应复杂多变的环境。而HOVER则打破了这一局限，它能够无缝切换不同的控制模式，例如导航、桌面操作和移动操作等。每种模式都针对特定的控制需求进行了优化，从而确保机器人在各种场景下都能高效、精准地完成任务。这意味着，未来的人形机器人将不再是只能执行单一任务的“机器”，而是能够像人类一样，根据环境的变化灵活调整自身的行为。
精确的位置和角度跟踪，实现精细动作控制
对于人形机器人而言，精确的运动控制至关重要。HOVER支持对机器人关键部位的3D位置进行跟踪，从而实现精确的运动复制。此外，HOVER还能跟踪每个机器人电机的目标关节角度，从而实现复杂的肢体动作。这意味着，人形机器人不仅能够完成简单的行走、跑步等动作，还能进行更加精细的操作，例如抓取物体、操作工具等。
根跟踪技术，保持平衡和动态运动
保持平衡和执行动态动作是人形机器人面临的一大挑战。HOVER通过根跟踪技术，能够跟踪机器人的根速度、高度和方向，从而确保机器人在运动过程中保持平衡。这项技术对于人形机器人在复杂环境中行走、跑步，甚至进行跳跃等动作至关重要。
统一的命令空间，兼容多种控制设备
为了方便用户进行控制，HOVER设计了统一的命令空间，能够兼容各种控制设备，例如操纵杆、动作捕捉系统、外骨骼和虚拟现实头设。这意味着，用户可以通过自己熟悉的设备来控制人形机器人，无需学习新的操作方式。这无疑大大降低了人形机器人的使用门槛，使其能够更快地普及。
策略蒸馏技术，提高效率和灵活性
HOVER采用了多模式策略蒸馏框架，将不同控制模式整合到统一的策略中，实现了模式间的无缝切换，并且保留了每种模式的优势。简单来说，HOVER就像一位经验丰富的“老师”，它能够从各种“专家”策略中学习，并将这些策略的精华融合到一起，形成一种更加高效、灵活的“通用策略”。
HOVER之所以能够实现如此强大的功能，离不开其独特的技术原理。
本体感觉和命令屏蔽，实现精准控制
HOVER基于本体感觉（机器人自身的状态感知）和命令屏蔽（选择性激活不同的命令空间）来确定任务命令，从而支持独立控制机器人的上半身和下半身。这意味着，HOVER能够像人类一样，同时进行多项任务，例如在行走的同时进行手部操作。
多模式策略蒸馏框架，学习人类运动
HOVER利用策略蒸馏技术，将从大规模人类运动数据中学习到的Oracle策略转化为能够处理多种控制模式的单一策略。这意味着，HOVER能够学习人类的运动方式，从而使机器人的动作更加自然、流畅。
DAgger框架，优化学生策略
HOVER采用DAgger（Dataset Aggregation）框架对齐学生策略和Oracle策略的动作，并基于监督学习优化学生策略。简单来说，DAgger框架就像一位耐心的“教练”，它会不断地比较学生策略和Oracle策略的差异，并指导学生策略进行改进，从而使其更加接近Oracle策略。
模拟训练，加速模型部署
HOVER的训练在NVIDIA Isaac模拟套件中进行。该套件基于GPU加速，能够快速模拟长时间的训练，从而加速模型的开发和部署。更重要的是，通过模拟训练，HOVER能够将模型迁移到现实世界中，无需额外的微调。这大大降低了人形机器人的开发成本，使其能够更快地应用于实际场景。
统一命令空间设计，适应各种控制配置
HOVER的命令空间设计既通用又原子，能够覆盖大多数现有的控制配置，并且能够任意组合以支持各种模式。这意味着，HOVER能够兼容各种不同的机器人平台和控制设备，从而使其具有更广泛的适用性。
运动重定向，生成机器人动作数据
HOVER能够将人类动作数据集重定向为机器人动作数据集，并基于匹配关键点和优化参数来实现。这意味着，HOVER能够利用现有的丰富的人类动作数据来训练机器人，从而加快机器人的学习速度。
那么，HOVER究竟能够应用于哪些场景呢？
导航与移动，助力智能出行
HOVER能够控制人形机器人在复杂环境中进行导航和移动，例如在不平坦的地面上行走或在狭窄的空间中穿梭。这使其能够应用于搜索救援、导览服务等场景，为人们的生活带来便利。
桌面操作，提升工作效率
在需要精细操作的桌面任务中，例如组装电子元件或进行实验室工作，HOVER能够精确控制机器人的上肢和手部关节，从而实现复杂的手眼协调操作。这能够大大提高工作效率，降低人工成本。
移动操作（Loco-manipulation），实现复杂任务
HOVER能够协调机器人的全身动作，实现流畅的搬运和操作任务。这意味着，人形机器人能够在移动过程中抓取和搬运物体，从而完成更加复杂的任务。
人机交互，创造全新体验
HOVER支持各种输入设备（例如VR头盔、动作捕捉系统、外骨骼）进行人机交互，从而让机器人能够模仿人类的动作和行为。这使其能够应用于娱乐、教育和培训等领域，为人们带来全新的体验。
远程操作与仿真，保障安全生产
在远程操作场景中，HOVER能够实时响应操作者的指令，执行精确的远程任务，例如远程手术辅助或危险环境作业。这能够大大降低人员伤亡的风险，保障安全生产。
英伟达HOVER的出现，无疑为人形机器人领域注入了新的活力。它以其小巧的体积、强大的功能和广泛的应用前景，预示着人形机器人时代的到来。未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步，人形机器人将会在更多领域发挥重要作用，为人类创造更加美好的生活。
