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为什么机器人非要像动物一样?UCLA的新设计颠覆了传统四足模式

全球顶尖机器人实验室 RoMeLa 推出了一款能跑、能跳还会空手道的四足机器人——AlPHRED 2。与波士顿动力等公司的四足机器人不同,这款机器人的四足不分前后,而是对称排布在身体周围,能向各个方向走动。而且,它还能变身两足或三足机器人,空出来的脚(手)可以用来劈木板。

先来看一下这个机器人的走姿:

ALPHRED 2 C 位出道,后面跟着研发小弟。

跳着走也不在话下:

跳起来险些按不住:

这款机器人共有四条腿,可以实现四足、三足甚至两足的行走模式,三足或两足模式下空出来的腿可以充当胳膊,完成空手劈木板等动作。

对称的四足设计

这款 ALPHRED 2 的前身是在 IROS 2018 上亮相的 ALPHARED。两款机器人的腿都是沿中央竖轴对称分布,这种设计意味着该机器人的腿不分前后,想往哪个方向走都不成问题。

研究类人机器人一直是研究者的目标,但 RoMeLa 团队指出,类人机器人进展非常缓慢,而且价格昂贵、性能不稳定。人在行走时会通过身体的摆动保持平衡,同时身体向着前进的方向倾斜,因此不容易摔倒。但机器人通常不会这么走路,因此很容易摔倒。

传统的四足机器人(如 Spot 或 Laikago)也能向侧面或后方移动,但它们四足的分布决定了只能在某个方向上的移动比较高效。还有一些需要倒着下楼梯。ANYmal 机器人要灵活一点,因为它的膝盖可以转动,但它仍然是传统的前后腿式设计。

ALPHRED 2 轴对称的四足设计极大地增加了机器人的稳定性,可以实现 1.5m/s 的稳定行走速度。

而且,它也能用两条腿或三条腿走路。

两条腿走路的时候,空出来的其余两条腿则充当胳膊。而且,它两条腿的分布方式也不同于人类,不过这种走法现在还不太稳健。

两腿行走模式,可以搬运东西。

三条腿走路的时候,一条腿拿来当胳膊。这种走法更加稳定,机器人可以完成按按钮、敲门、摧毁物件等任务。

三腿行走模式,可以完成按按钮、敲门等动作。

此外,ALPHRED 2 底下的被动轮也很有用,可以让它利用自己的四肢快速行动。

此外,这款机器人令人惊艳的性能也离不开 RoMeLa 定制的致动器,他们称之为 BEAR(Back-Drivable Electromechanical Actuator for Robots)。其中有可选的液冷马达,能够感知本体,包括直流马达、单级 10:1 行星齿轮变速器以及通过外壳后部的通道,冷却剂可以泵入其中。致动器的峰值扭矩是 32 牛米,连续扭矩约为 8 牛米,装有被动空气冷却。随着液冷的进行,连续扭矩跃升至 21 牛米。在上面几幅动图中,ALPHRED 2 甚至没有运行液冷系统,这表明它具有更高的持续性能。

ALPHRED 之父和他的 RoMeLa 实验室

这款机器人由加州大学洛杉矶分校机械与航天工程系的 ReMeLa 实验室打造。该实验室创始人 Dennis Hong 博士是该校的一名教授,2002 年在普渡大学获得博士学位,主攻机器人的运动和操纵、自动驾驶汽车和人形机器人。《华盛顿邮报》称其为「机器人界达芬奇」。

除了本文展示的这款四足机器人之外,Hong 博士的 ReMeLa 团队还研发出了很多其他形状和功能的机器人,如能够平稳行走的两足机器人 NABiRoS、专注于爬墙的六足机器人 SiLVIA 等。

两足 NABiRoS 机器人。

六足 SiLVIA 机器人。

参考链接:https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/romela-newest-robot-is-a-curiously-symmetrical-dynamic-quadruped

入门四足机器人机器人技术
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知觉或感知是外界刺激作用于感官时,脑对外界的整体的看法和理解,为我们对外界的感官信息进行组织和解释。在认知科学中,也可看作一组程序,包括获取信息、理解信息、筛选信息、组织信息。与感觉不同,知觉反映的是由对象的各样属性及关系构成的整体。

六足机器人技术

Hexapod实际是Steward并联机械平台的注册商标。但如今多数指代六足机器人。六足机器人是一种移动机器人,它利用六条腿行走。由于机器人可以在三条或更多条腿上静态稳定,所以六足机器人在移动方面具有很大的灵活性。如果其中双腿不能运动,机器人仍然可以走路。此外,六腿的优势是并不是所有的机器人的腿都需要用来维持稳定性; 某些腿可以自由地达到新的位置或操纵有效载荷。

类人机器人技术

类人机器人是一种具有与人类相似外形的机器人。类人机器人的主要特性包括:1. 可以在人类日常环境中工作 2. 可以使用人类日常使用的工具 3. 具有与人类相似的外形 目前类人机器人的设计主要来满足功能方面和实验方面的需求。针对功能性设计的类人机器人需要协助人类完成一些高危险,高难度的任务以及辅助病人,幼儿及老年人的日常生活和娱乐等。类人的设计使其可以很好的在人类日常环境中行走以及使用人类日常工具。同时,其类人的交互模式使其可以更好的完成辅助人类以及交互娱乐的功能; 而针对实验需求的类人机器人可以帮助人类更好的探究人类自身的认知,智力,心理等多方面特点。 通常来讲,类人机器人完整的模仿人类的外形,具有躯干,头部和四肢。也存在针对部分特定人体进行仿真的类人机器人,例如只模仿腰部以上的PR2机器人,只模仿腿部的机器人,以及只涉及眼睛和嘴来模仿人类面部表情的机器人(例如Kismet机器人)。此外,仿制人在普通类人机器人的基础上进一步从美学角度上对人类的皮肤,毛发,神态等模仿,从而达到了以假乱真的效果。

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