这只机器狗学会了新技能——像猫一样保持平衡

尽管没有尾巴和柔韧的脊柱。
一步一个脚印。卡内基梅隆大学

我们已经看到了四足机器狗如何运球爬墙在沙地上奔跑以及用它的“爪子”开门。这次最新的测试不一定是关于运动的,而是关于平衡。这次,卡内基梅隆大学机器人研究所的研究人员找到了让现成的四足机器人变得足够敏捷和稳定,能够走过平衡木的方法。

即使对人类来说,平衡木也是一项艰巨的挑战——即使是体操运动员也会感到紧张。“这是伟大的公平竞争者,”密歇根女子体操队教练Beverly Plocki在2016年告诉《芝加哥论坛报》。“没有其他项目需要同样的专注力。你在地面上跌倒,只是一个小小的扣分。但平衡木是追求完美的比赛,不容许有任何失误。”

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但在机器狗身上,它们的腿并不协调。如果三只脚能着地,它们通常都没问题,但如果减少到一只或两只机器狗的脚,你就会遇到麻烦。“目前的控制方法中,四足机器人的身体和腿是分离的,它们之间不进行通信来协调运动,”机器人研究所助理教授兼机器人探索实验室主任Zachary Manchester在一份声明中说。“那么我们如何提高它们的平衡能力呢?”

CMU的科学家们通过利用通常用于航天器的硬件——反作用轮致动器,设法让机器人灵巧地攀爬窄木梁——据研究人员称,这是首次做到这一点。这个系统可以帮助机器人在任何一只脚着地时都能保持平衡,这在没有尾巴或柔韧的脊柱(帮助真正的四足动物保持平衡)的情况下非常有用。 

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“你基本上有一个带马达的大飞轮,”Manchester说。“如果你朝一个方向转动沉重的飞轮,它会使卫星朝另一个方向旋转。现在,把它放在一个四足机器人的身体上。”

研究团队在一个商用Unitree A1机器人上安装了两个安装在俯仰轴和滚转轴上的反作用轮致动器,使得这个小机器人无论脚在何处都能自我平衡。然后,他们进行了两项灵巧性测试——第一次是从大约半米高处将其倒置。就像猫一样,机器人能够翻身并以脚着地。 

第二次是平衡木测试,这次让机器人在一条六厘米宽的平衡木上行走,机器狗以芭蕾舞演员般的优雅完成了行走。这在未来可能很有用,不仅是为了纯粹的娱乐价值,还可以用于搜索救援等棘手场景中的机动,而这通常是各类机器人发展的目标。该团队将于今年夏天在伦敦举行的2023年国际机器人与自动化会议上展示他们最新的研究成果。

 

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Sara Kiley Watson 是 Popular Science 的撰稿人,自 2021 年起负责可持续发展报道。她于 2017 年作为实习生开始在 PopSci 工作,并于 2019 年全职加入团队担任编辑助理。


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