一提到機器與輪子你最先想到的是什么?是紐博格林賽道飛馳的賽車,還是變形金剛里面會變形的汽車機器人研铆。
谷歌母公司 Alphabet 旗下機器人部門 Boston Dynamics發(fā)布了一款集輪子和腿為一體的最新機器人產(chǎn)品 "Handle",這款機器人兼具了輪式機器人和腿式機器人的優(yōu)勢州叠。
Boston Dynamics是一家研制開發(fā)動力機器人及人類模擬仿真軟件的工程公司棵红。公司最初分支于麻省理工學(xué)院,后來Marc Raibert教授帶領(lǐng)著他的幾個同事離開麻省理工學(xué)院創(chuàng)辦波士頓動力留量。
不過成立之初窄赋,波士頓動力是一家軟件公司,他們在做DI-Guy的仿真軟件楼熄。
Boston Dynamics一直與美國國防高級研究計劃局、美國陸軍浩峡、海軍和海軍陸戰(zhàn)隊有合作可岂,并接受DARPA的資助,生產(chǎn)出來的機器人在軍事領(lǐng)域有著重要的作用村钧。
Handle機器人高約1.98米僵息,重82 kg ,行進速度為每小時14公里臊骂,垂直跳躍高度可達1.2米咕咸,一次充電的續(xù)航能力約為24公里。
Handle是雙足人形機器人云拔,專為戶外和室內(nèi)應(yīng)用設(shè)計倡剥,整個機器人有10個驅(qū)動關(guān)節(jié),由電力驅(qū)動和液壓制動足曹。整個身體與腿之間靠安裝在四肢上面的傳感器來保持平衡檀萝,這些傳感器能夠識別障礙物上面的QR的編碼,并依靠頭部上面的激光雷達和立體傳感器來進行避障及導(dǎo)航江刚。
Handle有著極強的穩(wěn)定性朋凰,除了可以輕松上下臺階行走,Handle通過傳感器可以感知自己遇到障礙的情況驴荡,從而進行俯身跳起動作跨過障礙物情组。另外Handle還可以進行貨物搬運,并且搬運途中仍舊保持著極強的平衡感箩祥。
Boston Dynamics稱院崇,“Handle是一款“研發(fā)機器人,雖然能執(zhí)行大量實用性任務(wù),如攜帶45公斤的重物亚脆,但短期內(nèi)可能不會商用做院。”
Handle雖然展示了雙足機器人優(yōu)秀的平衡能力濒持,但總有一些極端情況會讓它失去平衡键耕。
而波士頓動力創(chuàng)始人萊伯特(Marc Raibert)表示稱:“當(dāng)他的隊伍開發(fā)一個四足機器人BigDog時,就開始思考怎樣保護一個即將摔落的機器人柑营。最初的想法是當(dāng)檢測摔倒時屈雄,讓機器人的四肢失靈,當(dāng)四肢碰到地面時官套,四肢如同長的杠桿酒奶,力量會直接作用在連接處。我們的確摔壞過BigDog的一些腿奶赔,所以我們重新對BigDog編程纪孔。當(dāng)出現(xiàn)摔倒時,就松動它四肢的連接處衷屋。我們現(xiàn)在做的機器人都會檢測當(dāng)他們失去平衡時现岗,對應(yīng)做出什么反應(yīng)”。
不過在此之前尔粮,機器人的運動穩(wěn)定性一直是學(xué)術(shù)界研究的難題辱涨。
在去年DARPA機器人挑戰(zhàn)賽事里,參賽團隊的機器人面臨的最大難題是讓自己保持直立激靡,即便是造價高達上百美元的機器人在通過障礙物時由于平衡能力不足會導(dǎo)致粉身碎骨开撤,儀器、電機和其他部件造成了嚴重損壞娩纱。
值得注意的一點是瞒唇,在眾多的參數(shù)隊伍中,來自WPI-CMU的阿特拉斯機器人Warner是諸多Atlas中唯一一個沒有摔倒或需要重啟的機器人适固。在決賽的兩次嘗試中碎领,他們都成功走到最后,拿下八分中的七分誊涯。這樣優(yōu)異表現(xiàn)的背后挡毅,是CMU機器人學(xué)院Christopher Atkeson教授組對穩(wěn)定步態(tài)的研究成果。
伍斯特理工學(xué)院的Matt DeDonato指出:“大多數(shù)的(機器人挑戰(zhàn)賽)參與者暴构,都會關(guān)注機器人保持直立而不是關(guān)注找出更好的摔倒方式跪呈,尤其是當(dāng)每次摔倒,都會有大量的時間懲罰”取逾。
而佐治亞理工學(xué)院研究者們從人類摔倒的行為中總結(jié)出一種算法耗绿,讓一個不平衡的機器人找出一個合適的扭動角度來保持平衡苹支,輪式采用更能減小與地面的碰撞力。為了驅(qū)散摔倒的動力误阻,這種算法會計算出機器人摔倒與地面產(chǎn)生的一系列接觸點债蜜。他們用一個小的人形機器人BioloidGP來測試算法,用Atlas來模擬實戰(zhàn)究反。
不過在Handle機器人之前寻定,Boston Dynamics公司還發(fā)布一款名為“Atlas”的機器人,從上次公布的視頻來看精耐,他們已經(jīng)在著手解決機器人穩(wěn)定性不強的問題了狼速,為了解決這個問題,他們設(shè)想將機器人的腳采用3D 打印竿饭,將所有的液壓元件直接打印到其結(jié)構(gòu)中儿戏。同時增加動脈血管、骨架等仿生物不凳。
不過這些機器人在未來發(fā)展中都將會向服務(wù)型機器人轉(zhuǎn)變勤驾,在我國2015年服務(wù)機器人市場規(guī)模大約在82億元左右,2016年增長至140億元左右断憨,而在今年很可能突破200億元夜痊。
服務(wù)型機器人普及到生活方方面面的時代將很會快來到。
以下為IEEE Spectrum對波士頓動力創(chuàng)始人萊伯特進行的簡短采訪:
問:怎么想到要打造一款輪子機器人瑰保?打造這臺機器人花了多長時間?
萊伯特:把輪子和腿結(jié)合起來打造一款機器人雄防,我們很早就有這種想法了柱阱,只不過之前一直沒有機會來研究。直至去年夏天康局,我們才有機會來開發(fā)這種機器人概尝,大概用了6個月時間。我們使用了之前為Atlas機器人設(shè)計的能源蟆盐、手臂和上半身承边,因此項目進展很快。
問:在之前的腿式機器人中石挂,你們成功運用了仿生控制策略博助。在研發(fā)Handle時,是否也使用了這一策略痹愚?
萊伯特:Handle用到的控制富岳,許多都得益于我們之前在兩足和四足機器人上所取得的經(jīng)驗。雖軟軟件不盡相同拯腮,但平衡和動力學(xué)控制原理有許多共同之處窖式,都基于同樣的物理學(xué)原理蚁飒。
問:Handle的上半身使用的是Atlas的軀干,還是一個全新的設(shè)計萝喘?它是電動的淮逻,還是液壓驅(qū)動?
萊伯特:是的阁簸,它使用的是Atlas的軀干爬早。手臂也是Atlas的,只不過進行了略微修改蜗原。驅(qū)動方面瀑红,我們使用電力驅(qū)動(電池),但電動和液壓驅(qū)動技術(shù)都用上了嗤锯。
問:長期以來贼扩,你們一直研發(fā)腿式機器人。而這次換成輪式機器人钉栈,你們是怎么想的璧酣?
萊伯特:輪子是一個偉大的發(fā)明,但輪子只能在平坦的地面上表現(xiàn)良好滥庭;而腿則可以去到任何地方扑诈。通過將輪子和腿結(jié)合,Handle兼具了輪式機器人和腿式機器人的優(yōu)勢胞讯。
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