上一次我们看到的Ghost Robotics的Minitaur机器人,主要通过类似跳跃或弹跳的步态进行移动。 Minitaur可以像这样快速的移动,但它拥有四足的优点之一是可以采用多种不同的步态以帮助它适应不同的外界环境而自如地移动。

在今天刚发布的一段视频中,Minitaur机器人展示了如何通过动态调整步态来应对各种地形。它可以爬行、跳跃、在冰面上行走、用两条腿直立行走、以及很多其他新的技能!

Ghost Robotics联合创始人Gavin Kenneally和Avik De告诉我们,他们的主要目标之一是扩展Minitaur的行为使得机器人可以“穿越广泛的地形环境和真实世界中的操作场景,”他补充说,Ghost Robotics同时也认为“腿式机器人不仅在各种环境和地形相对轮式机器人和轨道式机器人具有更卓越的基准移动性,并且也表现出了一系列不同的行为使其能轻松克服自然障碍。”

为获取更多详情,小编选取了IEEE与Kenneally和De,以及Ghost Robotics的CEO Jiren Parikh深入交谈的内容,供大家参考。

IEEE Spectrum:类似于Minitaur这样的腿式机器人与轮式或轨道式机器人相比有何不同?

Ghost Robotics: 在一个平坦的表面上没有障碍物的路径,轮式机器人比追踪式,腿式,甚至空中机器人更高效。在沙子,泥土和粗糙的地形,追踪式机器人优于轮式机器人。然而,有固定物体,障碍物和垂直表面并且没有其他可替代路径,相对于追踪式机器人,腿式机器人是无与伦比的。即使适度的物体和障碍物可以被追踪式机器人克服,与动态腿式机器人相比在大片广阔连绵地非结构化地形上追踪机器人的能效会降低。

另一个优点是,腿式机器人通常具有比相似尺寸的追踪式或空中机器人拥有更多的驱动自由度,(并且那些额外的驱动自由度)可以应用于诸如重新定向,操纵和使机器人以更灵活的方式和更通用地方式脱困。在诸如沙滩和泥滩之类的场景下,追踪式的设备在到达被困住的点之前能够做到很好,但是它们逃生能力非常有限,而Minitaur将具有更大的机动性和脱困能力。此外,为了获得开门能力,你必定需要在轮式,追踪式或者空中机器人身体上附加一个机械臂,而我们已经展示了Minitaur其身体不做任何修改而拥有这个能力。

采用腿式机器人的主要挑战是多自由度协调和在各种地形上保持平衡。 Minitaur专门设计为允许在高频带下对其肢体进行非常灵活且通用的软件控制,这使得控制设计者能够随时间推进自由地持续改进的控制算法(而不需要修改机器人本体)。

“直驱促动器本身就很坚固皆因没有齿轮装置由于冲击载荷而断裂,没有可能损坏的液压系统或力/扭矩传感器。”

IEEE Spectrum:在做户外动态测试的时候,你对于Minitaur的耐久性有什么样的经验?

Ghost Robotics: 考虑到Minitaur仍然是试产状态,从第一天起我们就一直在对机器人原型进行详尽的物理实验,这是相当不容易(和充满乐趣)的。而且某些方式造成的机器损害导致现场修复并不容易。从高处跌落可能让铝制机械腿变弯,但是这些可以很容易矫正回去或者替换零件而不损失任何功能性。机壳即使按当前的设计状态来说也是相当坚固的,并且对电机进行了充分的保护,因而机械腿成为首要的关注。直驱促动器本身就很坚固皆因没有齿轮装置由于冲击载荷而断裂,没有可损坏的液压系统或力/扭矩传感器。

与其他腿式和追踪式机器人相比,Minitaur的核心设计原则之一是其低机械复杂性。追踪式机器人看起来很简单,但悬挂机制非常复杂,这导致其损伤后很难被修复。如果追踪机器人的胎面或悬挂机构在行进中被损坏,它只能够原地打转,但是如果Minitaur机器人的腿被弯曲或者被固定住了,它可以继续跛脚前进。

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IEEE Spectrum:你能描述下Minitaur如何改变步态以便适应不同类型的地形吗?

Ghost Robotics:一个非常基本的例子是步态被设计为用实时反馈来对扰动作出响应(如脚趾在冰上滑动,或者在岩床上行走的不均衡性)。如果你仔细观察Minitaur在冰上行走的视频,你可以看到当机械腿开始打滑的时候会循环往复移动得更快,并且总是在身体下摆动和重新定位,以防止身体跌落到地上。常规的设计多腿步行的方式是使用以固定“时钟”信号触发固定频率(并通常沿着固定轨迹)移动腿。显然,当机械腿开始以刚性运动架构滑动和移动时,保持机械腿在身体下而没有来自腿和环境的反馈将是非常具有挑战性(如果不是不可能的)。

IEEE Spectrum:你的视频显示Minitaur使用许多创造性的方式穿越不同的地形。你正忙于何种多模态运动的工作?

Ghost Robotics:我们已经在我们的第一个视频中展示了利用机械脚趾附属装置的篱笆攀登,并打算在未来的视频中演示其他使用固定腿附件攀登各种垂直表面的行为。根据不同的应用实例,我们期望在未来的设计中机械腿的附件可以在现场互换。

我们还正在与一个私密的客户进行定制化改造,以利用Minitaur作为一个水面和水下的游泳机器人,或潜水器平台,在海底或河床底使用脚蹼进行工作。如果你观察Minitaur机械腿收缩动作的过程,你就会明白我们如何能不用投入太多就能完成水密封与稳定性以及空气气泡控制浮力的设计。我们的机器人相对安静(没有齿轮箱工作噪声),这使得它在可以广泛应用于科学研究和军事应用中,并且还具有非常高的比功率(这是水下车辆装置的限制性资源之一)。

“如果追踪机器人的胎面或悬挂机构在行进中被损坏,它只能够原地打转,但是如果Minitaur机器人的腿被弯曲或者被固定住了,它可以继续跛脚前进。“

IEEE Spectrum:Minitaur仅仅使用两条腿能走多远?是否有可能在保持平衡的时候与其他两条腿一起控制?

Ghost Robotics:双足行走的研究是一个进行中同时也是一项非常有挑战性的工作--我们不认为目前世界上有另一个仅使用4个驱动器的3D双足机器人。当然我们很满意我们已经取得的进步。Minitaur可以直立行走将近20步(使用两条腿),然后当它知道不能再保持双足平衡的状态的时候趴下变回4足行走。我们会继续研究并且打算让它尽可能的长时间保持双足状态。

使用一条或两条腿用于各种任务是我们正在研究的Minitaur的关键行为(例如,开门)。双足用例包括物体操控,机器人调位攀爬垂直表面,获得有利位置读取传感器数据,逃生演习和支撑/连枷以协助平衡。

IEEE Spectrum:将Minitaur扩展为中型(或更大)的腿式机器人前景如何?

Ghost Robotics:我们推高了目前使用的商用电机基本的极限扭矩密度。所选电机对于机器人保持低价格至关重要,甚至低于现有追踪式机器人,而且比其他腿式机器人成本低得多。采用当前的发动机技术,我们没法打造一个保持与Minitaur机器人一样40厘米长的直驱机器人。我们可以在同一个范围内造一个更笨重版本并拥有更好的有效负荷能力的机器人,但是我们必须做出牺牲而增加长度。当成本不是一个主要问题的情况下我们也在考虑为未来特定的用例修改/定制电机设计。

尽管如此,我们正在进行的设计工作允许我们缩小Minitaur,当有特定用途需要更小尺寸机器人时以较小的机壳和有效载荷容量提供相同的功能。请继续关注这方面。

别担心,Ghost Robotics,我们会拭目以待的。

哦,只是一个善意的提醒,Minitaur是真的,真的非常便宜,只需约1万美元一个,这可是手版而不是量产的价格。Ghost Robotics正在努力将Minitaur从面向研究人员的开发平台转换到到商业应用版本,这也包括支持更多的传感器,操作能力,更强的鲁棒性和一些内置的自动化场景。

事实上,据了解,他们正忙于缩小机器人的尺寸同时也在积极降低成本,这让我对前景非常期待——Ghost Robotics可能推出迷你Minitaur以使像我一样的机器人爱好者可以轻松拥有。如果我还没有表达非常清楚:我爱这个玩意儿并拼命的想拥有一个。

(本文来源于雷锋网)