超強平衡機器人,走鋼絲、玩忍者步伐,還可以做瑜伽動作,不受干擾的那種 | IEEE 2020
如果只有一只手跟一只腳在地面上,你可以保持多久?
白交 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
如果做這樣一個動作——單腿單臂支撐式,你可以維持多久?
這個機器人就可以做很久,還是不受打擾的那種。
任憑別人怎么晃它,它都絲毫不為所動,依然能夠保持平衡。
甚至,還可以走鋼絲,玩「忍者」步伐……
6cm寬的橋,這個機器人的腳直徑就有4cm。
最近,一個名為「Dynamic Legged Systems Lab」(DLS)研發了一款有著超強平衡力的機器人HyQ。
一個90kg的機器人可以走直線,做瑜伽,甚至還可以在6cm寬的木條上行走,這樣的平衡力是如何做到的呢?
超強平衡力是如何實現的?
機器人的腿部系統能夠穿過「高度受限的環境」的能力,比如穿過極窄的模板,很大部分取決于運動和平衡控制器的性能。
基于此,這個團隊就研發了一款控制器,來實現機器人的超強平衡力。
其控制器原理發布在「Line Walking and Balancing for Legged Robots with Point Feet」這篇論文里。目前已被IEEE 2020收錄。
首先,設置一個仿真虛擬模型——低維虛擬模型(2-DoF),它對應于擺的兩個自由度。
這樣設置的目標有兩個,了解理想條件下平衡控制器的性能,以及控制器對誤測和外部干擾的敏感性。
研究團隊共設置了三個仿真測試,分別是接受「恒定」的外部干擾、機器人沿著指定路徑行走、「忍者」行走(The Ninja Walk)。
然后將相同的控制器用于真實的機器人上,模擬的運動模型也就映射到了機器人身上了。
通過映射,可以在擺式空間中應用控制器,并將其輸出轉換為實際機器人的信號。
在行走時,機器人主要利用對角線腳對的轉換實現平衡。
機器人所有的動態變換都是通過RobCoGen生成的。
最終發現,對于扭矩控制的機器人來說,準確的扭矩測量是很重要的,而平衡控制器會產生低扭矩指令。
背后的團隊
The Dynamic Legged Systems (DLS)實驗室,聽到它的名字就知道,它主要研發高性能、多功能的「腿部機器人」。
這家實驗室首席研究員是Claudio Semini,畢業于「蘇黎世聯邦理工學院」的電氣工程和信息技術專業,還是IEEE RAS機器人機制與設計技術委員會的聯合創始人兼主席。
目前,該實驗室主要有五款機器人,除了上述的HyQ外,還有HyQReal、HyQ2Max、MiniHyQ、HyQCentaur。
其中,液壓四足機器人HyQReal是他們實驗室的旗艦產品。
它長約1.33 m,高90cm,雖然看起來挺笨重的,但是能跑、能跳、還能在崎嶇的地形上行走,可以智能遙控。
這樣看,是不是覺得很像波士頓動力機器狗?
這個機器人可能要比那只狗的動力更強,因為它曾經可是拉動過一架小型客機,還拉動到了10米以上。
還有一個酷似馬的機器人HyQCentaur,可以用于清除障礙物、抓取物品、救援等任務,看起來依然有些笨重。
你覺得這家實驗室的機器人怎么樣?對了,還有最初那個問題,那個瑜伽姿勢你能支撐多久?
論文地址:https://arxiv.org/abs/2007.01087
YouTube地址:https://www.youtube.com/watch?v=Cun1OBJXsUo
實驗室網站:https://dls.iit.it/
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