超強(qiáng)平衡機(jī)器人，走鋼絲、玩忍者步伐，還可以做瑜伽動作，不受干擾的那種 | IEEE 2020
如果只有一只手跟一只腳在地面上，你可以保持多久？
白交 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI
如果做這樣一個動作——單腿單臂支撐式，你可以維持多久？
這個機(jī)器人就可以做很久，還是不受打擾的那種。
任憑別人怎么晃它，它都絲毫不為所動，依然能夠保持平衡。
甚至，還可以走鋼絲，玩「忍者」步伐……
6cm寬的橋，這個機(jī)器人的腳直徑就有4cm。
最近，一個名為「Dynamic Legged Systems Lab」（DLS）研發(fā)了一款有著超強(qiáng)平衡力的機(jī)器人HyQ。
一個90kg的機(jī)器人可以走直線，做瑜伽，甚至還可以在6cm寬的木條上行走，這樣的平衡力是如何做到的呢？
超強(qiáng)平衡力是如何實現(xiàn)的？
機(jī)器人的腿部系統(tǒng)能夠穿過「高度受限的環(huán)境」的能力，比如穿過極窄的模板，很大部分取決于運(yùn)動和平衡控制器的性能。
基于此，這個團(tuán)隊就研發(fā)了一款控制器，來實現(xiàn)機(jī)器人的超強(qiáng)平衡力。
其控制器原理發(fā)布在「Line Walking and Balancing for Legged Robots with Point Feet」這篇論文里。目前已被IEEE 2020收錄。
首先，設(shè)置一個仿真虛擬模型——低維虛擬模型（2-DoF），它對應(yīng)于擺的兩個自由度。
這樣設(shè)置的目標(biāo)有兩個，了解理想條件下平衡控制器的性能，以及控制器對誤測和外部干擾的敏感性。
研究團(tuán)隊共設(shè)置了三個仿真測試，分別是接受「恒定」的外部干擾、機(jī)器人沿著指定路徑行走、「忍者」行走（The Ninja Walk）。
然后將相同的控制器用于真實的機(jī)器人上，模擬的運(yùn)動模型也就映射到了機(jī)器人身上了。
通過映射，可以在擺式空間中應(yīng)用控制器，并將其輸出轉(zhuǎn)換為實際機(jī)器人的信號。
在行走時，機(jī)器人主要利用對角線腳對的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)平衡。
機(jī)器人所有的動態(tài)變換都是通過RobCoGen生成的。
最終發(fā)現(xiàn)，對于扭矩控制的機(jī)器人來說，準(zhǔn)確的扭矩測量是很重要的，而平衡控制器會產(chǎn)生低扭矩指令。
背后的團(tuán)隊
The Dynamic Legged Systems （DLS）實驗室，聽到它的名字就知道，它主要研發(fā)高性能、多功能的「腿部機(jī)器人」。
這家實驗室首席研究員是Claudio Semini，畢業(yè)于「蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院」的電氣工程和信息技術(shù)專業(yè)，還是IEEE RAS機(jī)器人機(jī)制與設(shè)計技術(shù)委員會的聯(lián)合創(chuàng)始人兼主席。
目前，該實驗室主要有五款機(jī)器人，除了上述的HyQ外，還有HyQReal、HyQ2Max、MiniHyQ、HyQCentaur。
其中，液壓四足機(jī)器人HyQReal是他們實驗室的旗艦產(chǎn)品。
它長約1.33 m，高90cm，雖然看起來挺笨重的，但是能跑、能跳、還能在崎嶇的地形上行走，可以智能遙控。
這樣看，是不是覺得很像波士頓動力機(jī)器狗？
這個機(jī)器人可能要比那只狗的動力更強(qiáng)，因為它曾經(jīng)可是拉動過一架小型客機(jī)，還拉動到了10米以上。
還有一個酷似馬的機(jī)器人HyQCentaur，可以用于清除障礙物、抓取物品、救援等任務(wù)，看起來依然有些笨重。
你覺得這家實驗室的機(jī)器人怎么樣？對了，還有最初那個問題，那個瑜伽姿勢你能支撐多久？
論文地址：https://arxiv.org/abs/2007.01087
YouTube地址：https://www.youtube.com/watch?v=Cun1OBJXsUo
實驗室網(wǎng)站：https://dls.iit.it/
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