MARLO机器人:不管坦途还是险路,我都能征服

2016-08-05 10:32:50     作者:熊蒙      来源:雷锋网

机器人之3D行走!

由俄勒冈州立大学的Jonathan Hurst带领的科研团队此前曾打造出MABEL,但只能限制在平面上进行2D行走。而现在,有一个团队成功打造了功能更为强大的行走机器人。近日,密歇根大学成功研发双足机器人---MARLO,它能够在没有其他支持的情况下在复杂路面上正常行走,MARLO机器人具备“3D行走”功能,意味着能够以任意角度进行行走。

通过软硬件的配合,MARLO可以根据路面环境的不同进行自我调整,弯曲步态从而能够达到移动的目的。在未来MARLO上将会装备全面的3D控制器,能够在复杂地形中更好的调整步速。

不过,在早些的测试视频中,MARLO跌到的次数比其他机器人都要多。团队一直改进MARLO的行走技能,现在MARLO的行走技能已经非常高超,不管险路还是坦途,它都能征服。

现在,团队领导人Jessy Grizzle教授和他的学生要对MARLO进行更艰巨的挑战,让MARLO行走在“波浪草地”上。这块草地位于密歇根大学内,由艺术家Maya Lin精心设计,今天,团队发布了MARLO“波浪草地”行走的视频。

操作者能通过一个常规的Xbox控制器对MARLO进行控制,操作者可以对其发出指令,让它向任何指定方向移动。MARLO机器人在遭遇崎岖地形后能自行进行调整。MARLO的行走能力多亏于研究人员在其身上使用的导航算法。 Xingye Da结合两种2D算法,一种能控制前后移动,而另一种能控制侧面运动。随后他根据不同的步行速度和地面高度创建了15种不同的步态,从而令MARLO在无需特殊传感器的情况下能在凹凸路面上平稳前行。此外,研究人员计划正在研发更加全面的3D控制器算法,希望MARLO能够在复杂地形中最佳运行速度。

MARLO和其他的人形机器人截然不同,它没有手臂,没有头,膝盖上没有制动器,几乎是你见到过的腿最细的机器人。 Grizzle 表示此种设计可以让MARLO更加灵敏,但也需要更加成熟的算法来实现行走功能。

对于MARLO来说,硬件并非最重要。Grizzle表示它的团队正在开发高度灵活的双足机器人的“基础数学原则”。他解释道:“我们想要算法来为整个双足机器人大家庭服务,而不仅仅是我们的MARLO。”

Grizzle这样描述MARLO的算法:

在设计MARLO的控制器时,我们使用的是完整的动态模型,而不是简化的垂直模型。垂直模型有自己的极限,因此基于此的机器人通常只能进行缓慢、扁平的行走。我们在模型上使用优化的算法,来设计机器人行走的步态,它能根据不同的地面高度、侧坡斜度和行走速度进行调整。

拥有了此种优化的算法,MARLO可以应对各种各样的地面。只有在极端情况下,它才会跌到。

为了了解更多关于MARLO的细节,IEEE Spectrum记者采访了Jessy Grizzle:

IEEE Spectrum:

MARLO为什么要在不前进时也不停踏步,是为了保持平衡吗?

Jessy Grizzle:

在视频中,你可以看到MARLO每秒钟交替腿2到3次。为什么呢?当MARLO没有向前移动时,它有必要进行原地踏步,因为它的脚踝处是枢轴。如果它站在原地不动,那么它将会向前或向后跌到,试想一下你站在一个旋转的圆盘上你就知道了。因此,原地踏步对于保持平衡至关重要。

IEEE Spectrum:

MARLO为什么有时会跌倒?

Jessy Grizzle:

失败是成功之母,但如果你一直没有成功,那整个努力的过程非常让人沮丧。

当我们的步行速度快于0.5米每秒时,这时候通常是因为脚太滑而跌倒,或是因为障碍物高度超过了MARLO预期的高度而被绊倒(我们会告诉MARLO地面高度的信息)。

在之前的视频中,MARLO跌倒是因为侧腿没有考虑陡坡,坡有15厘米高,但MARLO在行走时侧腿只达到5厘米,然后便跌倒了。因此,跌倒的原因主要是因为MARLO的判断失误,有时它需要越过一个“小山丘”,但它以为是个平地,因此便跌倒了。所以我们需要一直优化算法,减少MARLO的判断失误。

Via:IEEE

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