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【奇亿注册平台】对于有腿机器人来说,轮子比脚好?

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《【奇亿注册平台】对于有腿机器人来说,轮子比脚好?》

Photos: ETH Zürich
Quadruped robot ANYmal on wheels.

尽管我们喜欢持续谈论仿生机械人(我们也的确一向在谈论它们),但有些事情大天然还没有完全弄清楚。轮子似乎就是个中的一种,而有些动物的确会滚动,并以此为根蒂激发了机械人的灵感,但在天然界中,在微观层面上找不到真正的轮子活动。当人类发现轮子有多有效时,我们(作者,以下简称我)也会测验把轮子绑在我们的脚上,以使我们在特定前提下的活动更有效。不外这种方式似乎并没有持续很长时间,因为机械人正敏捷变得比我们预期的加倍熟练地使用轮子。

穿旱冰鞋的人和驱动轮上的机械人的要害区别在于,若是设计适合,机械人能够以我们永远无法冲破的细微不同来掌握车轮。我们已经在波士顿动力公司的Handle上看到了这一点,尽管到今朝为止,Handle似乎没有充裕行使它也有腿这一事实。为了懂得为什么轮子和腿在一路会改变机械人的灵活性,我们能够看看ANYmal,它将四条腿和四个轮子无缝地连系在一路,匡助它完成每一个动作。

真正酷的是,ANYmal是一个最佳的夹杂步态,这是向夹杂动力的滚动和腿的步进。它是“瞎”的,没有任何相机或激光雷达的输入,只是凭据车轮下面的地形感受。你能够看到它是若何在滚动和步进之间无缝过渡的,甚至是中央的步幅,基于轮子活动在每条腿上的效用。总的来说,这使得ANYmal移动更快,而不降低其处理挑战性地形的能力,而且降低了运输成本,因为滚动比步行更有效。

更多细节,我们采访了ETH Zurich的Marko Bjelonic。

Q

IEEE Spectrum:是否有某些地形使这些ANYmal的步态转换稀奇具有挑战性?

Marko Bjelonic:非周期步态序列(aperiodic gait)是经由活动腿对象主动形成的,而不需要预先界说步态计时。凭据机械人今朝的情形,每只腿都能够在合适的时间离地时自行推理。我们的方式在坎坷的地形下工作得很好,然则对于更大的障碍物,例如楼梯,照样很有挑战性的。

Q

你认为整合传感器来识别地形对ANYmal的能力有多大影响?

我们研发的版本仅基于本体感受旌旗,即没有地形感知用于基于感知情况进行步态转换。我们很诧异这个框架在平展和不屈的地形上已经工作得很好了。然而,我们今朝正在研究一个扩展,它考虑了机械人规划步进序列的前方地形。这种全地形反馈扩展还可以处理更大的障碍物,如楼梯。

“My experience shows me that the current version of ANYmal with actuated wheels improves mobility drastically. And I believe that these kinds of robots will outperform nature first. There is no animal or human being that can exploit such a concept.”

—Marko Bjelonic, ETH Zurich

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Q

对于像ANYmal如许的夹杂机械人,你认为有几多自由度是最佳的?例如,若是车轮能够操作,那会有优点吗?

这是一个很好的挑战。从应用的角度来看,有或者掌握偏向盘是有益的。我们已经剖析了腿的构造和每个腿的驱动量,发实际现这一点不需要额外的自由度。我们能够扭转第一个执行器,髋关节内收/外展,在不增加复杂性的情形下,我们增加了机械人的灵活性,并增加了偏向盘的或者性。

Q

夹杂动力的瑕玷是什么?为什么不是每个有腿的机械人都应该有轮子呢?

每一个有腿的机械人都应该有轮子!我想未来会更遍及。今朝只有一些夹杂动力的概念,例如,滚轴行走ANYmal,CENTAURO机械人,以及波士顿动力公司的Handle。额外的自由度和天然界中贫乏的对应物使得设计轮式加腿机械人的移动能力更具挑战性。这就是为什么我们并没有更多地看到这种“生物”的原因之一。但我相信,跟着这一范畴今朝的进展,更多的概念将随之而来。

Q

你的下一步规划是做什么呢?

我们正在研究一个框架,使机械人可以在地面和挑战性障碍物长进行更复杂的活动。这里的挑战是若何为这些高维问题找到最佳的把持,以及若何在真实的机械人上稳健地执行这些活动。

“Whole-Body MPC and Online Gait Sequence Generation for Wheeled-Legged Robots,” by Marko Bjelonic, Ruben Grandia, Oliver Harley, Cla Galliard, Samuel Zimmermann, and Marco Hutter from ETH Zürich, is available on arXiv.

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