能走又能飛 美國加州理工學院推出(chu)新型機(ji)器人(ren)

10月9日新聞，美國加州理工學院的研(yan)究人員開辟出了一種雙(shuang)足機器人，融(rong)合了雙(shuang)足行(xing)走(zou)取航(hang)行(xing)兩種活動姿勢，使其具有非常的靈(ling)活性，可以舉(ju)行(xing)龐雜(za)的活動，如滑滑板、走(zou)鋼絲等。

▲LEO沿系正(zheng)在樹間的繩索(suo)行走

這個機(ji)器人設計靈感來自于鳥類正(zheng)在行(xing)(xing)走取航行(xing)(xing)之間發生的種種舉動，研究人員將其命名(ming)為LEONARDO（“legsonboarddrone”無人機(ji)上的腿，簡稱LEO）。LEO可以經(jing)過多樞紐腿和基于螺旋槳的推進器，實現對(dui)本身均衡(heng)的精密操縱。

研(yan)討人(ren)(ren)員正在研(yan)討論文中(zhong)稱(cheng)，得益于(yu)它的混淆(xiao)活動本領，LEO可以施行(xing)人(ren)(ren)類(lei)和傳(chuan)統機器人(ren)(ren)難以施行(xing)的各(ge)種使命。高(gao)空作業將(jiang)是LEO最(zui)好的利(li)用之一，如(ru)高(gao)壓線路的檢驗、高(gao)空橋梁噴涂油漆(qi)等。

這項研討于本(ben)周三頒發正在Science子(zi)刊(kan)ScienceRobotics上(shang)(shang)，并登上(shang)(shang)了該(gai)期刊(kan)本(ben)月的封面。論文標題(ti)問題(ti)為《Abipedalwalkingrobotthatcanfly，slackline，andskateboard（一種(zhong)雙(shuang)足(zu)行走(zou)機(ji)器(qi)人，能夠航(hang)行、走(zou)鋼絲(si)和滑(hua)板）》。

一、改動(dong)傳統活動(dong)體式(shi)格局，讓機器人能(neng)跑還能(neng)飛(fei)

現有(you)的機器人大多數都可(ke)以正在(zai)空中或空中舉行(xing)活(huo)動，卻幾乎沒有(you)與此同時具(ju)有(you)這兩種(zhong)活(huo)動體式格局的機器人。另外(wai)，現有(you)的機器人還很少具(ju)有(you)實行(xing)龐雜(za)義(yi)務的才能。

空(kong)(kong)中機(ji)器(qi)人具有腿式、輪式、匍匐(fu)式等多種形式，此中雙足機(ji)器(qi)人因具有人類(lei)的(de)表面，可(ke)以像人類(lei)一樣行走、奔馳、跳躍等而備受存眷。可(ke)是空(kong)(kong)中機(ji)器(qi)人的(de)挪動很(hen)輕易(yi)受到坎坷地形的(de)限定，與(yu)此同時其運用范疇還限于空(kong)(kong)中鄰(lin)近，很(hen)難(nan)處置(zhi)高空(kong)(kong)事情。

飛(fei)翔機械人可以忽視各種坎坷地形，處置遙感、托付、搜救、巡(xun)檢等(deng)空中事(shi)情(qing)。可是其本(ben)身的(de)錯誤謬誤還非常較著，好比(bi)能耗大(da)、飛(fei)翔時(shi)間短、荷載(zai)量(liang)有(you)限(xian)等(deng)。別的(de)，空中機械人在空中事(shi)情(qing)時(shi)因(yin)需(xu)求首(shou)先照應本(ben)身的(de)穩(wen)定性，因(yin)而其取物(wu)體(ti)開展物(wu)理交互時(shi)取空中機械人相比(bi)要越發艱巨。

研究人員將(jiang)這兩(liang)種機器人的上風(feng)相融合，讓LEO可以融合步行取航(hang)行兩(liang)種活動形式(shi)開(kai)展混淆活動，經過切換分歧的活動體式(shi)格局來順應(ying)各種坎坷地形。

▲LEO走(zou)到臺階前并(bing)飛下臺階

兩、身高75厘米唯一5斤重(zhong)，肩扛4個螺(luo)旋槳

LEO的(de)重量為2.58公斤，行(xing)走(zou)時的(de)團體(ti)高(gao)度為75厘米。它主(zhu)要由軀干、螺旋槳(jiang)推動(dong)體(ti)系和兩條帶尖腳(jiao)根的(de)腿三(san)一些構成。

為了使其充足輕量化，LEO的(de)腿(tui)(tui)部構造(zao)接(jie)納碳纖(xian)維管(guan)和3D打印碳纖(xian)維加(jia)強(qiang)尼(ni)龍樞紐來(lai)支持滾珠軸(zhou)承。它的(de)兩(liang)條(tiao)腿(tui)(tui)是對(dui)稱的(de)，每條(tiao)腿(tui)(tui)都有3個(ge)(ge)伺服(fu)機(ji)電，一個(ge)(ge)位于骨盆處，別的(de)兩(liang)個(ge)(ge)位于髖部的(de)前后，三個(ge)(ge)伺服(fu)機(ji)電配合掌握(wo)腿(tui)(tui)部的(de)活動。

LEO的(de)肩(jian)部安裝有4個(ge)對稱安排的(de)螺旋槳，用來穩固和操(cao)縱(zong)行(xing)走(zou)和航行(xing)行(xing)動(dong)。

▲LEO的電子和機器部件

LEO能夠經過(guo)其機(ji)載(zai)計算機(ji)和傳感器套件完整自立運(yun)轉，根(gen)據(ju)需要(yao)穿越的障礙物范例，它能夠挑選運(yun)用(yong)步(bu)行或飛翔(xiang)，或根(gen)據(ju)需要(yao)將二者混淆(xiao)運(yun)用(yong)。

正(zheng)在行(xing)走過程中，LEO的螺(luo)旋(xuan)槳確保(bao)其可(ke)以(yi)正(zheng)在行(xing)走時(shi)堅持豎立，腿(tui)部致動(dong)器根據轉(zhuan)變腿(tui)的位置以(yi)向前移(yi)動(dong)機(ji)器人(ren)的重心，進而實現行(xing)走。正(zheng)在飛翔(xiang)中，LEO可(ke)以(yi)獨自運用螺(luo)旋(xuan)槳，像無人(ren)機(ji)一樣(yang)飛翔(xiang)。

三、會滑滑板、走鋼絲(si)，高(gao)空作業(ye)是最(zui)大(da)使(shi)用標(biao)的(de)目的(de)

得益于(yu)其(qi)夾雜活動的(de)才能，研(yan)究人(ren)員發明它能夠完(wan)成一些通例機器人(ren)難(nan)以完(wan)成的(de)舉(ju)措，比如(ru)正(zheng)在(zai)繩索(suo)上(shang)行(xing)走、滑(hua)滑(hua)板(ban)等。而且它還(huan)具有極高的(de)抗(kang)干擾才能，正(zheng)在(zai)達3.8m/s的(de)風速下(xia)還(huan)能保持(chi)穩定。

▲LEO滑滑板繞過阻礙

研究人員正在論文中談道(dao)：“或許最適合LEO的運用是(shi)那(nei)些觸及(ji)高空(kong)作(zuo)業的運用，這一(yi)些工尷尬刁難人類而(er)言通常是(shi)危險的，須要(yao)機(ji)器人來(lai)替換。”

比方，今朝高(gao)壓(ya)線路(lu)檢驗(yan)依托專業(ye)人(ren)員來(lai)完成(cheng)，他們不但要遠距離查抄線路(lu)，還(huan)要走(zou)在線路(lu)上(shang)舉(ju)(ju)行(xing)查抄和維修(xiu)。哄騙LEO無(wu)需再調派人(ren)員爬(pa)上(shang)電(dian)線，只用讓(rang)機器人(ren)飛到(dao)高(gao)壓(ya)線路(lu)上(shang)并沿著電(dian)線行(xing)走(zou)來(lai)舉(ju)(ju)行(xing)檢驗(yan)事情，這(zhe)會低(di)(di)落檢驗(yan)本錢，還(huan)可以低(di)(di)落人(ren)員墜落傷亡(wang)的大概。

除(chu)這一些作用以(yi)外，為LEO設計的手藝還(huan)能(neng)夠(gou)(gou)增進(jin)自適應起(qi)落(luo)架體(ti)系的進(jin)展(zhan)。研討團隊假想，將來的火星旋翼(yi)機能(neng)夠(gou)(gou)裝備腿(tui)式起(qi)落(luo)架，以(yi)便(bian)它們(men)降落(luo)正(zheng)(zheng)在傾斜或(huo)不平坦的地形上(shang)時(shi)能(neng)夠(gou)(gou)堅持(chi)身體(ti)均衡，進(jin)而低(di)落(luo)正(zheng)(zheng)在著陸(lu)失(shi)利的風險。

接(jie)下來，該團(tuan)隊(dui)打(da)算(suan)經由過(guo)程完善腿部設計使其越(yue)發堅忍來進步LEO的性能，以支(zhi)持更重的機械(xie)人并提升螺(luo)旋槳(jiang)的推(tui)力(li)。別的，他們還期待LEO可以越(yue)發自立，以便機械(xie)人在高低的地形上(shang)行走時，可以掌握腿部支(zhi)持了(le)幾許(xu)(xu)重量，須(xu)要螺(luo)旋槳(jiang)供應幾許(xu)(xu)推(tui)力(li)。

研究人(ren)員還計劃為LEO裝備一種新(xin)開辟的操縱(zong)(zong)算法，該(gai)算法使用深度神(shen)經網絡操縱(zong)(zong)無人(ren)機的著陸，讓(rang)機器人(ren)更好地理(li)解(jie)環境，自行決定步行、航行或夾(jia)雜活動的最(zui)好組合(he)，以最(zui)平安、最(zui)低能耗的體例從一個處所(suo)移動到(dao)另一個處所(suo)。

結語：能(neng)跑能(neng)飛(fei)，讓雙(shuang)足(zu)機器人使用空間(jian)更遼闊

雙足(zu)機械人(ren)因具有人(ren)類的表面，可以模(mo)擬人(ren)類完(wan)成各項工作。然(ran)則受限于(yu)環境取地形前(qian)提，雙足(zu)機械人(ren)在良多(duo)情況下的運動會(hui)受限制(zhi)。

LEO經過將行走取遨游飛(fei)翔(xiang)兩種(zhong)活(huo)動(dong)狀況相結合，讓雙足機器人能跑還(huan)能飛(fei)，打破(po)了(le)地(di)形這一阻礙(ai)，使其具(ju)有越(yue)發(fa)遍及的運用空間。