麻省理工學院研發的迷你獵豹機器人
本月早些時候，麻省理工學院(mit)發布了其迷你獵豹(mini cheetah)的新視頻，這是來自麻省理工學院仿生機器人實驗室的小型四足機器人。該實驗室負責人、機械工程教授桑巴⋅金(sangbae kim)日前接受采訪，談了許多關于迷你獵豹設計以及機器人未來發展需要面對的問題。
麻省理工學院此前指出，迷你獵豹機器人重約9公斤，配有12個模塊化電動馬達，每條腿都有動力髖關節(2自由度)和膝關節。馬達是現成的廉價部件，而不是專門定制的昂貴設計模塊，它最大的關節速度為40弧度每秒，這在技術上看已經非常快，視頻中迷你獵豹機器人展示的后空翻，在第一次嘗試時就成功了，接下來，迷你獵豹將被教導在被拋入空中后，執行非常像貓的動作，即雙腳著陸。桑巴談了更多細節：
問：你們為何要推出更小版本的獵豹機器人？
桑巴：
這主要是為了加速機器人研究。如果你和任何使用機器人的人交談，他們會告訴這個過程會有多痛苦：這些機器人脆弱、危險，扭矩不足，很難建模，有大堆的問題。如果你有個像獵豹3這樣的機器人，你每天運行它的實際時間是多少?這可能是1%或更少，因為它很難運行，而且相當危險。假如有什么東西壞了，可能要耽誤很長時間。
但有了迷你獵豹機器人，你就可以每天運行5個小時，我們已經做了3個小時的演示，沒有任何問題。基本上，我們已經達到了一定水平，它是如此可靠，以至于我們可以放心把它交給其他在硬件上屢受阻礙的團體使用。
迷你獵豹差不多有著完美體型，9公斤不是太小，但也不是太大，它依然危險而脆弱，這個機器人我們用了12個月，期間沒有更換任何機械部件，這主要得益于我們的執行器技術。我們設計的機器能夠承受撞擊，執行跳躍和著陸等動作，已經幫助其達到了每秒2.5米的速度，這對于它的體型來說已經很快了，但理論上它可以達到每秒4米，這相當于獵豹3的最高速度。
問：液壓馬達仍在大多數高性能的動態機器人中使用，為什么電動執行器更適合像獵豹和迷你獵豹這樣的機器人？
桑巴：
我和馬克⋅雷伯特(marc raibert)討論過這個問題，他和我的觀點略有不同。他認為有些關于縮放的問題，但我不同意，電動馬達的縮放技術已經十分成熟，我真的對迷你獵豹的表現感到驚訝，因為其電動馬達規模縮小得很厲害，其秘密在于設計中的細節：如果你看一看迷你獵豹的肩部(致動器)，它們相對于獵豹3更大。這不是很明顯，但迷你獵豹的肩膀相對于它的身體長度比例更大，這使得它更強大。
電動馬達可以很容易地放大，以至于制造馬匹大小的機器人，你就能使它跑得像馬一樣快，在功率密度方面沒有什么問題，我認為當涉及到人形機器人時，這個問題就變得有趣了，因為人形機器人需要更高的自由度，所以在12度的自由度時，這不是問題，我認為電動馬達是最好的選擇。但是如果你需要24度的自由度，并且需要在腕部、踝部和頸部擁有更高自由度，電動馬達往往就會受到影響。
這就是液壓開始變得有吸引力的地方，因為你有更大的電源，但執行器相對較小，而且比具有等效扭矩的電動馬達小得多。當然，液壓動力還需要其他補充，所以在某種程度的自由度上，我認為電動執行器在各個方面都會更好地實現簡單易用的設計，但是一旦自由度過大，液壓動力就有了巨大的優勢。
問：既然有了迷你獵豹，你還會繼續和獵豹 3 合作嗎？
桑巴：
到目前為止，我們已經進行了95%的仿真，然后當我們對控制器有信心時，我們會在機器人身上進行測試。現在我們要移動到50%在模擬中，40%在迷你獵豹中，10%在獵豹3中。即使你的算法在模擬中并非超級強大，迷你獵豹在測試它時也沒有問題，安裝過程大概需要2分鐘，如果出了問題，它也不會壞。
對研究機器人來說，“不壞”是件大事，因為這意味著你可以在它們身上試驗，或者相信你的學生可以在他們身上試驗，而不需要先設置四份電子報警器，穿上防彈衣，拿出支票簿，站在火警報警器旁邊。正如桑巴所指出的，堅固的機器人意味著你可以在模擬中少做許多工作，這更有趣(而且可能更有效率)。
我們的計劃是建造10個迷你獵豹機器人，其中5到6個將在麻省理工學院的不同實驗室投入使用，以同時解決不同的問題，希望它能加速開發，這可能加快開發速度5到6倍。其他四五個機器人可以離開麻省理工學院，進入經驗豐富的有腿機器人團隊。桑巴說，我們最終希望“舉行機器狗障礙賽跑，每個團隊用不同的算法控制迷你獵豹，我們可以看到哪種策略更有效。”
來源：網絡
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