波士頓動力那些踹不倒的機器狗、腳踩風火輪的機器人可謂是顛倒眾生,迷死一片網友。
今天,瑞士傳來最新消息,那裡的科學傢們在教機器狗學輪滑!
△ 就是這項運動
來,我們一起看下。
腳底抹油的輪滑機器狗
首先機器狗身體微傾,然後右腳向後滑,推動整個身體前進,接著身體再向另一側傾斜,左腳向後滑。持續反復,向前滑行。
這隻機器狗,簡直是按照人類的動作在滑行嘛!
相比之下,波士頓動力那隻 Handle 所用的方式,性能更強更炫酷,但動作上就沒這麼 " 仿生 " 瞭。
輪滑機器狗從正面看是這樣的。即便穿過不同材質的表面,也沒有任何影響。
機器狗還能註意到下坡,並直接享受這個過程,停止蹬腿滑行。在下坡的過程中,感覺是整個狗都要飛翔起來 ~
好,滑得好。但怎麼轉向呢?目前這個機器狗的前腿並不能支持常見的滑動轉向,團隊給出的解決方案也很有意思:原地踏步轉向……
具體來說,是這樣的:
這個會輪滑的機器狗,什麼來歷?其實這個機器狗就是蘇黎世聯邦理工學院 ETH Zurich 團隊此前已經開發出來的ANYmal,隻不過這次 get 瞭輪滑新技能。
作為一個四足機器人,ANYmal能多種不同的地形中自主移動和執行任務,包括工業場景下室內和室外的檢查,自然或者危險地區的搜索和救援任務,甚至在娛樂節目中充當表演嘉賓等等。
ANYmal提供瞭 IP67 防護等級(也就是防塵防水,現在手機用戶也應該常聽這個概念瞭);可由單人安全操作;所有關節都能 360 ° 旋轉;移動速度可達 1 米 / 秒;自身電源能支持工作 2-4 小時;依靠激光傳感器和攝像頭導航。
總之,可以跑步、舞蹈、攀爬、負重攜帶、旋轉、跳躍(但不能閉著眼� �)。
△ 和小朋友一起玩
ANYmal的核心技術包括兩個方面。
從右邊開始說,那是一個高度集成的模塊化機器人關節執行器 ANYdrive,所有的電機、齒輪、鈦彈簧、各種電子元件都集成在一個 IP67 級防護的密閉單元中。
使用這個關節,無需額外的軸承、編碼器或者電力電子裝置就能構建任何一種運動力學結構,例如機器人的手臂、機器人的腿等。
△ 穩健性表現(錘子砸)
ANYdrive的峰值功率和標稱功率分別是 720W 和 240W。更多參數可以看下面這張圖。
然後說左邊,這是一個被稱為機器人大腦的 ANYbalance,一種平衡控制軟件,即便在崎嶇地形中也能從容應對,提高四足機器狗的穩定性和安全性。
ANYmal 用瞭哪些軟件?官方列出瞭一部分,還提供瞭地址,具體如下:
Elevation Mapping
用於粗糙地形導航的高度圖測繪 ROS 包,為機器狗提供高程圖,以便控制姿態。
地址:https://github.com/ethz-asl/elevation_mapping
Grid Map
這是一個配備 ROS 接口的 C++ 庫,用於管理具有多個數據層的網格地圖,可以存儲高程、方差、顏色、摩擦系數、立足點質量、表面法線、可穿越性等數據。
地址:https://github.com/ethz-asl/grid_map
LSE 庫
這個庫為有腿系統提供可觀測性約束擴展卡爾曼濾波器。地址:https://bitbucket.org/ethz-asl-lr/c_lse
Free Gait
自由步態是一個軟件框架,用於有腿機器人的多功能控制。地
址 :https://github.com/leggedrobotics
Kindr
為機器人提供運動學和動力學的 C++ 庫,實現各種旋轉的參數化。
地址:https://github.com/ethz-asl/kindr
Kindr ROS
ROS 包裝成 Kindr。
地址:https://github.com/ethz-asl/kindr_ros
Traversability Estimation
可穿越性估計,為可穿越的地形提供可遍歷的映射。
地址:https://github.com/ethz-asl/traversability_estimation
不過……
那個……其實 ANYmal 還沒學會急剎車。
所以,當它飛一般的從高處沖下來之後,結局是這樣的……
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機器人界的 " 冬奧會 "
就算沒有輪子,機器人也一樣可以 " 滑 "。比如說,滑雪。
前不久,韓國出現瞭不少會滑雪的機器人。我們看看一段來自 " 全球首屆機器人滑雪比賽 " 的現場視頻:
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比賽現場的情況看起來有點 " 慘烈 "。
不斷有機器人以各種姿勢摔倒在地,之後被人扶起。不斷有機器人被 " 吊起 " 再次推向起點,有些機器人需要讓主人幫它 " 穿鞋 " ……
不過,從視頻中看來,這些機器人有一點要比瑞士的輪滑狗厲害:在滑動過程中,它們能夠轉彎,避開路上的障礙,不用停下來 " 原地踏步 "。
比賽規則
這場比賽由韓國國傢商貿部和機器人產業發展研究所聯合舉辦。比賽中,8 個參賽機器人需要繞開障礙物,到達終點。
△ 障礙物由紅色、藍色旗桿和紅藍佈構成
比賽規則相當復雜——
參賽者必須是 " 人形 " 機器人,並且至少包含 15 個機械自由度。
不歡迎 " 侏儒 " 機器人參賽。如果測量機器人從腳底到肩膀的距離還沒到 50 厘米,不好意思,還是讓它回傢先長長個吧。
機器人需要使用滑雪杖和滑雪板,並且姿勢一定要標準。當機器人的肘部彎曲站立時,雪杖必須接觸地面。
賽場滑雪坡道長 80 米、寬 20 米,每支競賽團隊有 3 分鐘的時間避開紅色和藍色的障礙物完成比賽。
機器人每繞過一個障礙物,就得到一分。比分相同時用時最短的機器人獲勝,如果時間也相同,那麼……身材更高挑的機器人獲勝!
值得註意的是,所有機器人都是全自動的。此外,還有一個專門的遙控比賽可選,但研究人員好像對那個並不感興趣。
冠軍 Taekwon V
經過一系列跌跌撞撞的角逐,最終,參賽宣言為 "個子小但強壯" 的Taekwon V贏得瞭比賽。
這個小個子 Taekwon 何許人也?我們調出這位參賽隊員的資料看看。
小型機器人:Taekwon V
身高:75 厘米
體重:12kg
特征 & 技能:
- 是一個剛性機器人
- 身體構成復雜,具有 21 個關節
- 對人體協調運動有獨到的見解
- 能夠像人一樣走路
- 造價低為你省錢
Taekwon V來自仁川的機器人制造商Minirobot,在 18 秒內越過 5 扇障礙門,以 4 秒明顯優勢領先於來自韓國機器人與融合研究所(KIRO)的機器人 SKIRO。無視頻無真相,請欣賞 Taekwon V 的英姿。
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△ 冠軍機器人 Taekwon V
從起點出發後,Taekwon V被障礙物絆倒瞭幾次,但……即使被絆倒姿勢也依然帥氣。之後,Taekwon V 仿佛開瞭掛,正滑、轉向、倒滑,然後穩穩停在終點。
技術支持
這些穿著人類滑雪服的人形機器人,究竟是怎麼滑雪的?
這場比賽中的大部分機器人,都離不開視覺感知和運動動作控制技術的結合。
上面的動圖展示瞭本次自動滑雪比賽冠軍Taekwon V的視角,從中能看出這款機器人具備的視覺能力。它可以比較順利地認出賽場上設置的障礙物。
對於賽場上穿行的人類,它偶爾能夠檢測出來,大多數時候都視而不見。據《韓國先驅報》介紹,這些機器人上裝備瞭雷達和視覺傳感器,用來確定它們自己的位置,識別周圍那些紅色藍色旗桿的位置。
我們在 Taekwon V 所屬公司 MiniRobot 官網的各種產品中,沒能找到這位身高 75 厘米體重 12 公斤的選手,暫時無法對它的智力水平做更詳細的介紹。
不過,我們可以看看這傢公司的一款小型人工智能機器人,這款小機器人沒有雷達,但是配置瞭用於圖像處理用的攝像頭。官方介紹中說,它可以認出 10 種顏色,包括色塊的面積和中心坐標。
從滑雪選手 Taekwon V 的表現來看,它很可能也是靠顏色來識別障礙物的。這種方法可以說簡單易行,但對於臨時出現在場上的人類等障礙物,就不太容易認出來瞭。
另外,Minirobot 公司的 Sam Kim 對《韓國先驅報》透露,外部環境的微小變化都會對機器人的表現有影響。" 它們不是人類,紅色的深淺有變化,機器人有時就會認不出來。所以在比賽中,陽光的變化就可能導致它們找不到旗桿認不清路。"
認出障礙物之後,下一步任務就是避開它們。
運用這些傳感器獲取的信息,機器人內置的程序會指導它們做出正確的運動動作,比如說通過操縱腿部的動作左右轉彎,躲過那些障礙物。
在順坡向下滑的過程中,這些機器人面臨的最大挑戰是反應速度要快。它們需要快速處理接收到的視覺數據,並足夠快速地調整自身動作,才能及時轉彎。畢竟不是平地,滑著滑著像輪滑狗那樣停下來原地踏步顯然不太現實。
當然,減速還是可以的。腿部的動作還能幫這些機器人實現另一項輪滑狗缺失的技能:減速。
賽場 " 八公子 "
其實,其他七名參賽其實也挺帥的,滿滿都是荷爾蒙科技感的味道。
△ 參賽 " 八公子 "
好像每個機器人都必須得穿一件小外套,這讓滑雪場面看起來異常可愛。現在它們隻需要一些潤滑油恢復下身體又能活蹦亂跳瞭。
來源:量子位
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