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鸵鸟暴走机器人时速16公里,预示运动机器人领域重大革新

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近日,由美国佛罗里达人机认知研究院(Florida Institute for Human & Machine Cognition, IHMC)制造的“机械鸵鸟”横空出世,虽然看上去还十分笨拙,但它的出现却预示了运动机器人领域的一次重要革新。

这个名叫“Planar Elliptical Runner”(平面椭圆形运动器)机器人的设计初衷在于探寻机械设计如何能够完成机器人复杂的腿部运动。从下图中我们可以看出,这个机器人能够在研究人员的帮助下胜任各种使用场景。

与其它很多带腿的机器人不同的是,这个“运动器”并不使用传感器或计算机来保持平衡——它自身的机械设计能够保证在奔跑的同时维持自身动态平衡。IHMC的高级研究科学家,领导该机器人设计的研究者Jerry Pratt表示: “所有的智慧都在于这个机器人的物理结构设计中。”

Jerry Pratt领导的实验小组目前在研究一系列不同类型的机器人。这个机器人的设计理念在未来将被应用于更多系统中。

“我们认为这个机器人的设计经验能够被应用于更多的奔跑型机器人上。这样的话,这些奔跑型机器人能够变得更高效,并且他们的运动看起来更真实自然”,Jerry Pratt表示。“让机器人‘奔跑’这一行为将会逐渐被运用于不能使用轮子、但是需要快速执行的生产过程中。”

在设计这个机器人之前,Jerry Pratt曾领导研究组参与美国国防高等研究计划署(DARPA)举办的机器人挑战赛。在该挑战赛中,机器人将试图在仿核灾难环境中完成一系列工作。这个一年一度的挑战赛能够展示一些出类拔萃的技术,但同时机器人在比赛中遇到的各种问题也突出了机器人在复杂的真实环境中操作的困难。

图丨机器人设计者Jerry Pratt

尽管大多数参加比赛的机器人都采用了“双腿”结构,但是一些机器人甚至不能够在沙子或粗糙表面上运动。

Jerry Pratt小组设计的“运动器”使用一个单独的马达驱动机器人的两条腿,腿部的椭圆形运动轨迹机器人主体的形状一起保持了机器人的内在平衡。研究人员表示,这个机器人目前能够以每小时 10 英里(约 16 公里)的速度跑动。不过如果它按比例放大到人类大小,它就能提速至每小时 20-30 英里(约 32-48 公里)。

与此同时,拥有腿结构的机器人也在寻找更多的商业机会。

曾隶属于谷歌母公司Alphabet旗下的机器人制造商波士顿动力(Boston Dynamics)此前也研发了双腿及四腿的机器人,并且成功运用它们运送仓储货物、送快递等等。

美国俄勒冈大学机械工程教授 Jonathan Hurst 也曾设计一款以鸵鸟为蓝本的机器人“Cassie”(如下图),而密歇根大学Jessie Grizzle领导的研究者们近日在开发能够让机器人运动更高效、更优雅的先进算法——能够动态地调整自身平衡的机器人就有更多在恶劣地表条件下工作的可能,但与此同时,它们也会变得更复杂,价格更高,也相应地需要更多的能源。

毫无疑问,在工作环境太远、太危险或是没有足够资金让人类参与工作的条件下,拥有双腿的机器人会非常有用——这样的场景包括战场特殊任务、核电站检修、遥远的星球探索等等。虽然这些都是非常小的市场,但是都能提供非常适合这类机器人的工作环境。”

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