@ 2015.05.31 , 09:10
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能自行跳过障碍物的机器豹

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上次我们听闻MIT(麻省理工学院)的机器猎豹项目时,研究人员们已经能让他们的机器自由地在大学校园里跳跃了。现在这种腿上有新弹簧的无线机器猎豹的最高速度能达到每小时16公里,能腾空跳跃33公分。这个四足机器豹现在又搭载了激光雷达系统,在特殊算法的辅助下,它能检测到它行走过程中遇到的障碍物并跳过去。

MIT已经研究了好几年机器豹。研究团队认为从世界上速度最快的动物——猎豹身上他们能学到不少能被运用到机器工程上的东西。这种思路启发了不少人,美国国防部高级研究计划局和波士顿动力学工程公司都在研发他们自己的机器豹。

该MIT团队表示他们研发的机器豹已经能自主地跳过其奔跑途中的障碍物。机器豹能利用其独立的激光雷达系统,使用其反射的激光来绘制地形。接着机器豹接收到的数据能与研究人员设计的特殊算法合作,指挥机器豹的下一步行动。

该算法的第一部分会检测即将到来的障碍物,并衡量障碍物的大小以及距离机器豹的远近。接着算法就会指挥机器豹从最优的位置跳起,安全地通过障碍物的上方。如果有必要的话,机器豹还会调整步伐,为了从最优位置起跳它会调快或减慢自己的速度。该算法的运行时间只需100毫秒,并且它还会在机器豹运动的过程中调整它的动作。

在机器豹离开地面的那一刻,算法的第三部分就会计算出机器豹的最佳跳跃轨迹。算法在计算时会将障碍物高度和机器豹的接近速度考虑在内,以便计算出机器豹中的电动机需发出多少能量来帮助机器豹起跳并跳过障碍物。

在测试机器豹的新能力时,研究团队先用绳子将机器豹栓在了跑步机上。机器豹在以8千米每小时的速度奔跑时能够扫清它前面高达45厘米的障碍物,其成功率为百分之七十。接着研究人员将猎豹放到了室内测试赛道上,以更高的速度和更长的距离来自由准备起跳,其跳过障碍的成功率提升至百分之九十。

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MIT机械工程学的助理教授Sangbae Kim说:“在奔跑时跳跃是一种非常动态的行为。机器豹不得不保持平衡且计算它自己需要的能量,它还必须处理着陆后的冲击力问题。我们的机器豹正是为这种高动态行为而设。”

Kim与他的团队期待进一步改善机器豹从而让它在草地这类更软的地面也能跳过障碍物。他们将在六月份的美国国防部高级研究计划局机器人挑战赛中演示其机器豹的新能力。

本文译自 gizmag,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 42+1

  1. gdhdjeek
    @2 years ago
    2811197

    这是单身狗吧?

    [67] XX [5] 回复 [0]
  2. 长腿欧巴
    @2 years ago
    2811205

    腿短不怕拌着么?

  3. 2811207

    MIT的科技树很奇怪,跟其他学校不同,有研究折纸的、研究人力船的、研究机械生物的。

    [22] XX [4] 回复 [0]
  4. 2811214

    我还以为它带着激光炮呢,原来是激光雷达

  5. 2811216

    机器猫、机器狗、机器豹都没有头,这是贝爷负责设计的么……

    [21] XX [0] 回复 [0]
  6. 开你妹的玩笑
    @2 years ago
    2811219

    机械猎豹只能向跑的快的方向研究,要想跳得高还是选择跳跳虎吧……

  7. 2811226

    一只没有尾巴一只没有脑袋

    [11] XX [1] 回复 [0]
  8. 羊小排
    @2 years ago
    2811233

    看看这次又要花多少钱才能买这个回去说成自行研制

  9. 2811234

    70%,意味着摔坏了多少个了?

  10. 五爷
    @2 years ago
    2811235

    感觉机器豹已经是除了煎蛋鸡之外出现在简单上最频繁的另一个角色了

  11. Chou水马桶
    @2 years ago
    2811240

    刚上煎蛋右下角出来个哥们网的有声广告,吓得头都掉了

  12. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811241

    听过这个教授(Prof Kim Sangbae)来我们学校做过几次演讲。
    这个机器人最创新的地方在驱动器,他是全世界第一个仅仅用电动机就完成奔跑和跳跃的四足机器人。(行走的有很多,但是奔跑和跳跃需要很强的爆发力,高扭力,高响应速度同时还要体积小和轻。)经常有人拿MIT cheetah和Boston Dynamics的野猫比较。液压元件最大的特点是扭力体积比高,要达到四足机器人所需要的响应速度,寿命,BD的野猫全身用的都是航空级别的液压阀,连液压泵都是航空液压磅,能量密度非常高。液压的坏处就是成本非常高,各种阀一个都是几万美金起,国内连买都买不到。再说MIT cheetah,现在业内很多人都觉得这个才是真正未来人形/四足机器人的发展方向,因为cheetah能跑能跳证明了电机在设计合理的情况下是可以达到甚至超过人类肌肉的能量/体积密度的,这个是cheetah项目对学术界最大的贡献。FYI 这个机器人的执行器是由MIT和Maxon深度定制的,从头设计的电机,大圆盘中心连行星减速器。
    最后这个视频所展示的奔跑算法和避障的实现反倒不是这个项目的中心,3d雷达扫描判断障碍以及四足落点的motion planning+第三维度的角动量平衡,都是学界比较standard的四足算法。能跳起来这点最了不起。

    [97] XX [2] 回复 [0]
  13. FeiChang
    @2 years ago
    2811244

    机械 豹(doge)

  14. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811245

    https://www.youtube.com/watch?v=_luhn7TLfWU
    另外视频在此,能翻墙的推荐一看

  15. 2811250

    这才是工科生的奋斗目标,能做出这种东西来,真的是酷极了~

  16. 说啥呢
    @2 years ago
    2811269

    还不是要追急支糖浆

  17. 2811300

    http://v.youku.com/v_show/id_XMTI0OTU1MDY3Mg==.html
    墙内也有得看

  18. ChungOmp
    @2 years ago
    2811304

    @啊啊啊啊:
    你混淆了电机和系统工程的概念。cheetah的效率并不全部来源于电机的设计,而在于其力学结构、支撑材料以及电机一起的作用。这是一个系统上从各个部件提高效率的工程,并不是单一元件的作用。如果缺了其他的配合,电机一点意义都没有。
    电机能够配合其他的,液压推动当然也能,其他促动的自然也可以。
    这并不能证明什么所谓“业界认为电机就是未来驱动的方向”,葡萄糖转换的效率依然远剩于人类创造的各种机械系统。
    cheetah效率高,是它贯彻了仿生学的概念,至于四足动物在奔跑的力学,腿部存储能量和转换,cheetah用再生能量电机以及用于防弹衣的凯夫勒纤维模拟筋毽去模仿,还有差速器去模仿脊椎的作用。
    这些都是很久以前的概念,Vance Tucker基本上全部研究透彻了,一一对照着Tucker的论文,然后寻找适合的材料、马达等等,做出来的并没有什么稀奇的,这并不是什么很重要的成果。

    [7] XX [10] 回复 [0]
  19. ChungOmp
    @2 years ago
    2811310

    至于四足动物的仿生学,这不是我所擅长的方向。我是航空工程的,最近在做一个如何将鸟类一些减少风阻的飞行技巧应用到飞机设计上去的一个项目。我也很有些好奇四足动物具体能量转换的原理,留给擅长的蛋友解释。

  20. 淡定哥不淡定
    @2 years ago
    2811311

    难道不会走旁边绕过去?蠢成狗。

  21. 2811332

    @淡定哥不淡定: 跟石头比柔软,跟树木比奔跑,活到靠这样子拿自尊的程度也是够悲惨的。

  22. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811350

    @ChungOmp: 我碰巧就是研究locomotion的….你说的没有错,cheetah的效果是由电机和筋毽储能配合实现的,我没有说并不代表我否认了这一点。但是cheetah是目前唯一一台通过实际测试证明电动机可以做到和液压元件一样等级的控制的机器,仅凭这点它就是一个有里程碑意义的机器人。并不是你说的”不是很重要的成果“。
    自80年Marc raibert的leg lab以来几乎所有的跳跃机器人都是液压控制。因为背后是darpa在砸钱,成本不在他们考虑的限制里。但是未来要想让机器人进去千家万户,能够用电机实现跳跃是一件很大的事情。
    ”电机是未来驱动方向“这句话并不是我说的,日本和美国的人形机器人研究者都如此评价。东大的JSK这几年一直在刷新电机控制的人形机器人的新纪录。能和液压元器件产生差不多的效果,成本却不到十分之一,容易维护和更换,这些都是电动元件的优点。至于你说的葡萄糖转换不知道是从何说起。。给人感觉像你在抬杠,现在conventional 的驱动方法就是电机和液压,启动,线驱动,仿生肌肉等等的成熟程度还非常低。

    [18] XX [0] 回复 [0]
  23. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811372

    @淡定哥不淡定: 哈哈其实对这台机器人来说,还真是跳过去比绕过去简单,目前的cheetah还没有完善平地行走转弯等步态,绕过障碍物涉及到的步态控制问题非常复杂

  24. 2811374

    @gdhdjeek: 无脑跟风抖机灵,你还会什么词儿全说了吧

  25. 戈饭
    @2 years ago
    2811478

    我看不懂楼上们在说什么

  26. 你Hans哥
    @2 years ago
    2811508

    两位发长评的都是牛人,致敬一个!

  27. 五爷
    @2 years ago
    2811523

    ChungOmp 这位说话口气还有逻辑感觉就是打压别人来给自己刷门面的

  28. ChungOmp
    @2 years ago
    2811546

    @啊啊啊啊: 我没有在故意抬杠,我只是觉得你overgeneralize了。大家都想要groundbreaking discovery,但是都是很难的。过度解释,犯错的大多有媒体的断章取义,也有没有耐心的研究者自己犯下的。从这个机器人,你便得到了对电机驱动的信心,这是无从谈起的,因为它的效率与系统设计好有关系,仅仅能够说明是一个成功的仿生学项目,没有你说的里程碑的意义。把这两者联系起,过于断章取义了。想说明电机能够全面取代液压的可能性,那么你得拿出足够comprehensive的证据,尤其现在关于液压效率提升的研究领域正在火热化的情况下。

  29. ChungOmp
    @2 years ago
    2811567

    @五爷: 有异议就是打压别人给自己充门面?什么是叫充门面?我充的是谁的门面?我的言论会给我带来面子吗,在完全匿名的情况下?你查查我在煎蛋发过别的言论没有?我是不是说明了自己在这方面不是专家?请就事论事,不要通过人身攻击、无依据的构陷目的论来反驳对方。如果我逻辑有问题,直接指责出问题就好。

  30. ChungOmp
    @2 years ago
    2811578

    @啊啊啊啊: 葡萄糖是我犯的错误,我想起了目前了bio-inspired battery的转换效率比较高,而且你提了能密的问题,和机械胜于生物的一些断言,于是我想指出生物机电也还在探索之中,生物体内Atp转化机制要比机械系统更精致复杂。与促动器无关,离题了。

  31. 硕士一年级
    @2 years ago
    2811597

    不要争了,研究吊不吊不是你们说的。拿出以下数据:
    1)论文发表期刊影响因子。
    2)引用率。
    3)引用的分布在多少个学校,多少不同的人上。
    4)发布时间是什么时候。
    一目了然。
    天朝有的组每年上百篇论文,但引用率加起来也没有超出10,证明是水逼。有的组论文发的少,都在水刊上,引用率惊人,但来来去去也就同一个学校的人互相刷,证明是骗逼。有的组发文多,引用率高,期刊影响因子高,引用分布在全世界,证明是大牛逼。有的组发文很少,引用率也不高,发的期刊影响因子高,发表了很短时间就出现了两位数的引用,且引用分布在全世界,证明是个新生代的牛逼。

  32. 硕士一年级
    @2 years ago
    2811600

    对了,影响因子也不一定说明问题,还需要所发期刊在同个领域的排名,有些期刊可能影响因子特别低,但是在同一个领域排名第一,那也可以算牛逼。

  33. 大肠杆君
    @2 years ago
    2811606

    炉石传说:机械野兽

  34. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811619

    @ChungOmp: 我说这个是里程碑一样的事件,是因为在它之前还没有一台被做出来的机器人能够仅仅靠电机实现奔跑和跳跃。建立一套新的理论体系是里程碑,但是在现实世界中把它做出来也是一个里程碑,这个可能是我们对里程碑的定义不同,我是做机械出身的,后来转控制,所以觉得这两个应该分别对待。你可能把里程碑等同于mega breakthrough了,所以觉得我说的有些过,可以理解。
    我没有说过液压会被电机取代,甚至没有主观否定液压的意思。只是就事实说,因为成本以及其他原因,未来做仿生项目的机器人项目的研究机构可能会更偏向于使用电动机。而cheetah这个项目从这个角度说是一个正反馈,也是一个其他机器人研究的看齐的标杆。
    你的逻辑没有问题,但是你预先假设的有些观点是过渡解读了。

  35. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811632

    @ChungOmp: 同样,我也没有说过”和机械胜于生物的一些断言“以我们目前的科技水平,能做出几乎同等于人类的能量密度的执行器就已经很了不起了,你看过这个实验室发的paper的话就知道这个机器人的表现已经逼近人类的能量密度。
    你从我说的”电机就是未来驱动的方向“,你推论出我的观点是”机械胜于生物“,再以你推断出的我的观点立靶子来反驳我,这个就不是很有道理了

  36. 2811690

    说到仿生,那尾巴怎么没仿呢,是有难度还是不重要

  37. 啊啊啊啊
    @2 years ago
    2811700

    @pony: 对于目前的cheetah不重要,因为现在还在基础的直线locomotion,直线奔跑,直线跳跃等等,不涉及身体的大幅倾斜。尾巴一般是在做角惯量补偿的时候需要,所以一但需要在高速奔跑中转弯,身体需要出现高度倾斜的时候尾巴就很重要了。预计下一个版本的cheetah就应该能看到尾巴集成进去了。

  38. Amsterdam
    @2 years ago
    2811710

    看着一群理科生装逼哼

  39. 2811774

    @啊啊啊啊: 是这样啊,明白了,
    然后再开开脑洞,说不定可以集成多条尾巴,看一个3条尾巴的机器豹跑圈比较搞笑吧..

  40. littleschool生
    @2 years ago
    2811838

    几百年后
    课堂上
    大家 这种 机械的 弱点 在两腿
    射击尽量 瞄准中下部分。
    并且 必须是 中型粒子炮级别的武器。

  41. 双黄蛋
    @2 years ago
    2811884

    这种研究太复杂,不利于装逼,对评职称没啥卵用

    ————某国科研人员如是说

  42. 一包餐巾纸
    @2 years ago
    2813630

    @五爷: 还有“直男”

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