国产机器狗啥时候这么猛了?下山路上竟然还能翻跟头

百科   2024-12-19 12:22   北京  
不知你看这几天网上疯传的这段机器狗的视频没?

视频中,这只脚踏四轮的机器狗能在坑坑洼洼的山路上奔跑,迅速冲上50度的坎坷斜坡,轻易翻过80公分的石头,下坡时直接成直立姿态,甚至还能原地起跳翻个跟头。

就这水平,别说稳如老狗,简直就是人类健将水平!强得令人发指!

所谓机器狗其实就是四足机器人,最早的四足机器人是1968年由美国GE公司设计的Walking Truck,主要是用来给在崎岖地形下帮助步兵背东西。

这个Walking Truck有四条相同的机械腿,机械腿有三个自由度,能实现足端两个方向的转动和一个方向的移动,它的整体运动是通过人控制换向阀来操纵四肢实现的,各关节动力由液压伺服系统提供。

要说现在的四足机器人,那必然绕不开波士顿动力。其创始人马克·雷伯特早在1986年就开发出了第一台能够奔跑和行走的动态稳定四足机器人。

雷伯特最具开创性的是,在此之前,四足机器人多为静态稳定系统,大家都是先研究机器人的静态稳定,再切入动态系统,可雷伯特却反其道而行之,先解决机器人单腿的动态稳定问题,再逐步应用到多条腿的机器上。

2005年,波士顿动力的Big Dog面世,在宣传视频中,Big Dog 在装载着重物的情况下,人从其侧面的怎么踹都不会倒。

它之所以具备如此强大的能力,主要是因为参考了四足哺乳动物设计,单腿运动靠三个转动副和一个移动副来完成,整体结构拥有 12 或 16 个主动自由度,以内燃机为动力源驱动液压系统来完成。

在运动过程中,Big Dog通过安装在关节和足底等区域的传感器检测肢体状态信息,借助陀螺仪和惯性传感器监测躯体的平衡稳定信息,再通过激光雷达和立体视觉传感器,自主感知周边环境信息,进而在虚拟环境中构建地形模型,借助电脑进行路径规划。

尽管Big Dog的稳定性十分强,能在复杂地形中行走,还能空翻,但由于运行噪音过大、体积过大等问题,最终没有被美国军方投入使用。

随后几年,波士顿动力公司在 Big Dog 基础上又研制了LS3 、LittleDog、AlphaDog、Cheetah Robot、RHex Rough、WildCat等,其中 Cheetah 是世界上速度最快的机器人的记录,它的速度每小时超过48公里。

相比双足机器人,四足机器人的确具备较高的有效载荷与极强的平衡能力,也更利于控制、设计和维护,但它背后繁杂的技术要求和高昂制作成本,一度让它很难商业化落地。

在机器人布局近30年的波士顿动力,2019年宣布Spot四足机器人开始商业化,售价约53万人民币,原计划在2020年出货1000台,可直到10月底也才收到260份订单。

▲Spot四足机器人

所以在相当一段时间里,四足机器人都是叫好不叫座,直到来自MIT的Patrick Wensing和Benjamin Katz分别开源了两套方案之后,才有越来越多的企业入局。

之所以这么艰难,最主要是因为四足机器人面临着效率低下和稳定性弱两大难题。

要知道,机器人要想实现精准高效的控制,必须要有极强的环境感知,打个比方来说,四足机器人要是想下山,必须知道路面和自己的相对位置,在什么地形,每一脚踩在什么地方,用了多大的力。

只有获得了这些感知信息,才能在此基础上自主规划路线,调整姿态,这整个过程是实时动态的,而非预先设定的运动控制。

而且就机器人本身而言,有了环境感知信息,才能通过关节产生作用力,实现控制运动,这就是运动的环境反馈,这其中不但要感知位置关系,还有接触式感知,本来这两者融合起来就很难。

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