While significant research progress has been made in robot learning for control, unique challenges arise when simultaneously co-optimizing morphology. Existing work has typically been tailored for particular environments or representations. In order to more fully understand inherent design and performance tradeoffs and accelerate the development of new breeds of soft robots, a comprehensive virtual platform with well-established tasks, environments, and evaluation metrics is needed. In this work, we introduce SoftZoo, a soft robot co-design platform for locomotion in diverse environments. SoftZoo supports an extensive, naturally-inspired material set, including the ability to simulate environments such as flat ground, desert, wetland, clay, ice, snow, shallow water, and ocean. Further, it provides a variety of tasks relevant for soft robotics, including fast locomotion, agile turning, and path following, as well as differentiable design representations for morphology and control. Combined, these elements form a feature-rich platform for analysis and development of soft robot co-design algorithms. We benchmark prevalent representations and co-design algorithms, and shed light on 1) the interplay between environment, morphology, and behavior; 2) the importance of design space representations; 3) the ambiguity in muscle formation and controller synthesis; and 4) the value of differentiable physics. We envision that SoftZoo will serve as a standard platform and template an approach toward the development of novel representations and algorithms for co-designing soft robots' behavioral and morphological intelligence.


翻译:虽然在机器人控制学习方面取得了显著的研究进展,但当同时对形态进行同步优化时,就会产生独特的挑战。现有的工作通常是针对特定环境或表现形式而设计的。为了更充分地理解内在设计和性能权衡,加速开发新型软机器人,需要有一个全面的虚拟平台,具有既定任务、环境和评价尺度。在这项工作中,我们引入软机器人联合设计平台SoftZoo,一个在不同环境中进行移动的软机器人共同设计平台。SoftZoo支持一个广泛而自然的、受启发的材料组,包括模拟环境的能力,如平坦地面、沙漠、湿地、粘土、冰、雪、浅水和海洋。此外,它提供了与软机器人有关的多种任务,包括快速移动、灵活转变和跟踪路径。在变形和控制方面,这些要素构成一个内容丰富的平台,用于分析和开发软机器人新版共同设计模板。我们对流行的表达和共同设计算法进行了基准,并让1) 模拟环境、变形、变形、变形、变形和变形分析模型的模型结构,我们作为变形和变形的变形结构的模型分析、行为和变形结构的模型分析、行为和变形分析,将产生一个重要。</s>

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