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UC伯克利造出会「轻功」的机器人,飞檐走壁,一条腿跳遍天下

www.french-granules.com2019-07-11
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加州大学伯克利分校创建了一个机器人,可以“轻松工作”,飞离墙壁并在世界各地跳跃

来自伯克利新闻

作者:卡拉曼克

参与:道路,射击

Salto机器人是2016年加州大学伯克利分校的研究人员开创的。这种跳跃机器人不是一个大脚,但它可以跳到自己的三倍高度。现在研究人员正在使用许多新技术来装备它,这样它就像驴子一样跳跃并像灵活的狗一样越过障碍物。萨尔托甚至可以在遥控器的控制下“走路”到户外。

萨尔托机器人不如一只脚,看起来像《星球大战》中较小版本的帝国沃克。但是不要被它的“小体格”所愚弄,这个小机器人可以跳得超高,高达三倍。

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腿直立后身高约30厘米,单次起飞的最大高度为1米。由于还不可能在三维环境中实现自稳定,因此机器人只能连续跳两次。最新更新的Salto机器人可以实现多次弹跳(如图所示,弹跳次数可以达到100次),单次起飞可以达到1.2米的高度。

2016年,加州大学伯克利分校的研究人员首次展示了单腿机器人Salto的“高空飞行”能力,它可以轻松地在墙上玩耍跑酷(极限运动)。现在,萨尔托拥有新的技能,可以像蟑螂一样弹跳,并且可以像灵活的狗一样跨越障碍物。它甚至可以在遥控器的控制下走在校园里。

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研究人员希望Salto能够推动小型敏捷机器人的发展,这些机器人可以跳上碎石路并支持搜索和救援行动。研究人员将在ICRA 2019展示Salto机器人的新技能。

“小机器人可以做很多事情,例如去大型机器人或人类无法移动的地方。假设在发生灾难时,人类可能被困在碎石砖中,他们可以用来找人他们受到影响,而不是它对救援人员来说可能是危险的,甚至比没有辅助工具的救援人员更快,“Justin Yim博士说。加州大学伯克利机器人学院的学生。 “我们希望Salto不仅小而且速度快,因此它们可以在困难的环境中自由行走。”

Yim与加州大学伯克利分校的电气工程和计算机科学教授Ronald Fearing合作完成了这个项目。 Ronald Fearing的Biomimetic Millisystems Lab致力于探索如何使用动物运动机制来创建更灵活的机器人。

该实验室以建造昆虫式机器人而闻名,可以安全地爬过过于光滑或太粗糙的困难表面,并且不适合有脚的机器人。 Salto(“地形障碍物上的盐化运动”的缩写)意味着“在地面障碍物上跳跃”。在设计机器人时,恐惧希望它能以跳跃的方式移动。

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加州大学伯克利分校的博士学位学生Justin Yim带领Salto项目通过复杂的控制软件对Salto进行编程,使其能够掌握复杂的动作。

强大的腿,根据小猴子(又名塞内加尔丛林猴)建模。小猴子的小树灵长类动物的肌肉和肌腱储存了很多能量。在跳跃之前,夜猴将蹲下并将力上传到伸展的肌腱。通过这种方式,与单次使用肌肉力量相比,这种机制可以将加速度增加15倍以上。 Salto机器人在机器人马达和腿之间具有天然乳胶,以成功模拟这种生物机制。连接一系列快速跳跃,萨尔托也可以穿越复杂的地形(如废墟),只能通过跳跃或飞行穿过。

“与首先积累力量然后跳跃的蚱蜢或驴不同,我们希望找到一种始终可以”跳跃跳跃“的机制,”恐惧说。 “这样我们的机器人就可以从一个地方跳到另一个地方。”地方,然后短暂降落,我们可能无法停留。“

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三年前,Salto的设计团队展示了Salto如何跳跃然后在墙上跳得更高,使其成为世界上最灵活的垂直跳跃机器人。后来,Yim领导了一个复杂控制系统的设计,使Salto能够掌握更复杂的任务,例如在一个地方弹跳,越过障碍路径,以及跟踪移动目标。

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Yim还使用新技术来操纵Salto,使其“感觉”到他的身体,告诉它指向的角度和腿的曲率。如果没有这些能力,Salto将在伯克利工程大楼的一个房间接受培训:动作捕捉摄像机跟踪其角度和位置,并将数据传回计算机。计算机快速处理数据并将其反馈给Salto,告诉它如何调整下一次跳跃的角度。

现在萨尔托可以感知自己的身体和动作,并且可以自己做这些计算。通过这种方式,Yim可以将其取出并告诉他用操纵杆和无线电控制器去哪里。

“动作捕捉非常适合机器人在受控环境中准确跳跃。它为我们提供了很多非常好的数据。但问题是我们无法将其取出并跳到其他任何地方,因为安装动作捕捉相机需要非常“你的时间,”Yim说道,“我们真的想把这个机器人拿出来让它跳来跳去。为此,我们需要Salto能够计算它在哪里以及它在做什么,这取决于它。那台电脑。“

萨尔托现在可以“走”在伯克利的校园里,该校园成功地在人行道,砖块和草地上移动。 Yim说,用于实现Salto功能的数学模型也可以推广到其他类型机器人的运动控制。

他还说:“通过了解这些力量对萨尔托,其质量和尺寸的影响,我们可以将这种理解扩展到其他系统,从而建立其他机器人,例如更大或更小,不同的形状。或不同的重量。”

在未来,恐惧希望继续探索跳跃机器人的更多可能性。

“萨尔托是迈向弹跳机器人的第一步,”Fearing说。 “我们可以扩展Salto的功能,例如让它抓住树枝起飞和起飞.Salto从一个非常简单的机制开始,它只有一个腿。它为更复杂的机器人提供了基础,可以更有活力,可以做出很多反弹。“

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