全身控制

全身控制是一种指挥多关节机器人的方式——比如一台有两条手臂、两条腿和一个躯干的人形机器人——它让所有这些关节像一支队伍那样协同配合，同时完成好几件事。你不必逐个告诉每个关节该怎么动，而是用朴素的目标来告诉机器人你想要什么：保持平衡、去够那个杯子、把视线稳住、别在桌子上压得太用力。控制器随后每秒求解许多次，算出那一组最能同时满足所有这些目标的关节指令。可以把它想象成一个人去够高处的架子：你的腿、胯、背和肩会自动同时调整，这样你的手往上伸时身体才不会摔倒。

之所以必须一次性求解，是因为机器人的各项任务在争抢同一个身体。向前够得太远会让机器人的重心偏移，从而威胁平衡；转头对脚没有任何影响，却彻底改变了摄像头的朝向。全身控制器把每个目标都当作一项任务，算出能同时为它们服务的关节运动和力，并在这一过程中始终尊重那些硬性极限——关节只能弯到一定角度，电机只能使出一定的力，脚也绝不能打滑。它的做法是在每个控制周期里搭建并求解一个小小的优化问题，追问在同一瞬间，哪一组指令最能兼顾所有这些请求。

尤为关键的是，这些目标通常按优先级排序，因为它们不可能同时被完美满足。保持平衡、别把自己的手臂弄断，排在最上面；准确够到目标点排在其次；动作好不好看排在最后。带优先级的全身控制器先满足高优先级的任务，再用剩下的自由度去追求较低的那些，于是人形机器人即便要为此让手离杯子差了一厘米，也能稳住自己的脚跟。正是这一点，让腿式机器人能够一边在碎石堆上行走、一边搬运重物、一边稳住身体，而不必把这些事一件一件地分开来做。