麻省理工研發(fā)“盲眼”獵豹機(jī)器人，純靠平衡算法走天下

2018-07-12 19:59來源:/

原標(biāo)題：麻省理工研發(fā)“盲眼”獵豹機(jī)器人，純靠平衡算法走天下

編輯 | 麻粒兒

近日機(jī)器人界有了最新突破：mit最新研發(fā)的第三代獵豹機(jī)器人不依靠視覺傳感器及攝像頭而是純靠平衡算法完成移動(dòng)、上樓梯、跳躍等動(dòng)作。

這對于一些能見度較低、人類難以涉足的救援領(lǐng)域，獵豹機(jī)器人將會(huì)發(fā)揮極大的作用，因此，他的主要應(yīng)用領(lǐng)域是作為搜救機(jī)器人來使用。

回到這款機(jī)器人的構(gòu)造本身，除了爬樓梯、跳桌子外，它也能夠在崎嶇的地方穿梭，如果在被外力的強(qiáng)勢干擾下，它也能夠如動(dòng)圖般真正的穩(wěn)如狗，它能靈活地“感覺”周圍的環(huán)境，工程師們稱之為“盲眼運(yùn)動(dòng)”（blind locomotion）。

獵豹第三代機(jī)器人可以執(zhí)行困難任務(wù)以及自由穿梭黑暗區(qū)域，是基于團(tuán)隊(duì)為其開發(fā)的兩種新型算法：接觸檢測算法（contact detection algorithm）和模型預(yù)測控制算法（model-predictive control algorithm）。

獵豹3的設(shè)計(jì)師、mit機(jī)械工程學(xué)副教授sangbae kim表示：“視覺傳感器可能會(huì)有噪音，會(huì)有些不準(zhǔn)確，有時(shí)甚至完全不可用。如果太過依賴視覺，機(jī)器人必須非常精確地定位，這會(huì)導(dǎo)致它行動(dòng)很慢。因此，我們希望機(jī)器人更多地依賴觸覺信息。這樣，它可以在快速移動(dòng)的同時(shí)處理意外的障礙。”

接觸檢測算法簡單來說就是可以幫助機(jī)器人判斷，什么時(shí)候抬腳，什么時(shí)候放下。獵豹3號因此可以根據(jù)腳踩不一樣的材料，做出相應(yīng)的反應(yīng)。

研究人員在實(shí)驗(yàn)中測試了該算法：讓獵豹3在實(shí)驗(yàn)室的跑步機(jī)上跑步，以及爬樓梯。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)場景地面都隨意散落著一些木塊和膠帶卷等物體。

“它不知道每個(gè)臺(tái)階的高度，也不知道樓梯上有障礙物，但它只是盡力在不失去平衡的情況下艱難前行，”kim說，“如果沒有這個(gè)算法，機(jī)器人非常不穩(wěn)定，很容易摔下來。”獵豹3號的動(dòng)作在奔跑和上樓梯還是保持著平穩(wěn)，除了歸功于平衡算法外，也跟它所具有的12個(gè)關(guān)節(jié)有關(guān)，靈活度和自由度也更加完美。

模型預(yù)測控制算法基于來自陀螺儀、加速度計(jì)和腿部關(guān)節(jié)位置等的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并且提前半秒給出相應(yīng)的預(yù)測。

該算法被設(shè)計(jì)成每秒計(jì)算20次。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員在機(jī)器人在跑步機(jī)上小跑時(shí)用腳踢和用力拉扯，并在它爬上滿是障礙物的樓梯時(shí)用皮帶猛拽，受盡折磨。他們發(fā)現(xiàn)，模型預(yù)測算法使機(jī)器人能夠快速產(chǎn)生反作用力，以恢復(fù)平衡并繼續(xù)前進(jìn)，而不會(huì)朝相反的方向摔倒。

kim說：“歸功于這種預(yù)測控制，機(jī)器人能夠在地面上施加正確的力，再加上接觸檢測算法，每一次接觸都非常迅速而且安全?！?/p>

獵豹3被設(shè)計(jì)來執(zhí)行各種各樣的任務(wù)，比如電站檢查，這些任務(wù)涉及各種地形條件，包括樓梯、路緣和布滿障礙物的地面。kim表示：“我認(rèn)為有非常多的場合，我們會(huì)想讓機(jī)器人代替人類去完成簡單的任務(wù)?！蓖ㄟ^遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，可以更安全地完成危險(xiǎn)、骯臟和困難的工作。

據(jù)cbs報(bào)道，獵豹3號只有九十磅重，它需要的能量比普通的微波爐需要的還少，但其腿部可以產(chǎn)生相當(dāng)于汽車產(chǎn)生的能量。

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