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这些步行机器人可以帮助人类重新站起来

2018-12-15作者:bob机器浏览数: 364

  站在加利福尼亚州帕萨迪纳的实验室里,里面装着双足(或双腿)机器人。一位研究人员向我挑战,试图绊倒一个在跑步机上行走的5英尺半人形机器人Amber。当它走到位时,它用一根绳子连接到栏杆上面,所以如果我太笨重,它只会向前或向后掉落。
  尽管我知道机器人没有感情,但感觉还是很残酷。小心翼翼地,我伸出手在Amber的右腿前面,看着它绊倒并失去了它的立足点,就像我不小心在我的路上踢了一些东西一样。令我惊讶的是,机器人恢复并继续以同样稳定的速度行走,就像从未发生过一样。接下来,我用长金属尺推它的躯干。机器人再次恢复。这个过程可能听起来很有意思,但这正是加州理工学院Amber Lab的研究人员所说的干扰测试。
  (博士 学生马文龙演示了他如何对机器人进行干扰测试。他设计了一些控制器,可以帮助机器人在遇到意外情况时恢复(例如用长标尺戳)。)
  我们习惯于看到像波士顿动力公司这样的机器人跑步,跳跃甚至跑酷。但是琥珀实验室的机器人并不只是表现出花哨的技巧。通过了解机器人如何定位,实验室的研究人员可以直接将其转化为帮助行走困难的人的设备。或者根本不能走路的人。
  “每次我们实现行走或跑步等行为时,我们都希望将其放在假肢装置上,最终成为截瘫患者的外骨骼,”加州理工学院机械与土木工程教授Bren Aaron D. Ames博士说。领导琥珀实验室。该实验室的主要重点是双足机器人的实验研究。“我们希望[截瘫]起床并使用我们在步行机器人上使用的相同算法。”
  艾姆斯和他的团队不是试图模仿或反映机器人的人类行为,而是试图理解运动的数学。因此,如果机器人摔倒,研究人员不只是尝试调整机器人的设置以使其工作。“我们回到基础科学,然后重复数学和算法再次尝试,”他说。
  机器人使用电动马达而不是液压马达,这使得它们能够进行微妙的动作,使其更适合用作辅助装置。
  在实验室开发的假肢之一是Ampro 3.它是一种动力,经股动脉(膝盖以上)假体,在脚踝处具有两个自由度,旨在使人们比现有装置更好地行走。我看作是博士。学生Rachel Gehlhar展示了与Ampro一起走走的感觉。惯性测量单元(IMU)基于佩戴者行走的速度来调节合成腿的运动。因此,如果Gehlhar走得更快,Ampro也会加快速度。
  走廊上的大窗户沿着Amber实验室,所以路人可以很好地了解学生如何建造和测试机器人。实验室本身大小相当于两个大房间,一侧有工作区,学生可以从事大量的工程工作。我访问期间有三个主要的机器人正在工作:Amber,一个连接到护栏上的跳跃机器人; AMPRO; 和Cassie,一个三维移动的无绳双足机器人。在实验室的另一侧,有一个巨大的跑步机内置在地板上,可以达到每小时40英里的速度,适用于更极端的测试场景。
  琥珀实验室机器人的长期前景是让它们穿越与人类相同的地形。佛罗里达人体和机器控制研究所在可以承受崎岖地形的机器人部件上进行了类似的研究。
  在室内,所有机器人真正需要处理的是平坦的跑步机或平缓的斜坡。但在现实世界中,地面并不统一。污垢不均匀,沙子不稳定。
  这就是Cassie这样的机器人旨在解决的问题。由Agility Robotics开发,实验室的学生和研究人员使用它来了解行走算法如何在室外进行翻译。
  (由加州理工学院的研究人员设计的Cassie步行控制器允许机器人走出室外,在人行道,草地和泥土等不平坦的表面上行走。)
  Cassie仍然远远不能解决积雪或真正具有挑战性的地形。但是艾姆斯和他的团队正在将机器人从实验室的受控环境过渡到现实世界。
  当双足机器人能够真正实现远距离自主运动时,它们可以用于探索极端环境 - 如火星表面。
  “这就是让机器人做一些人类能力最高的事情的想法,无论是处理不同的地形,还是快速移动,”艾姆斯说。“我认为,作为我们正在拍摄的机器人社区,这些都是两条战线。”
  至于科幻小说中的机器人视觉,艾姆斯引用艾萨克·阿西莫夫的“我,机器人故事”作为他想要实现的版本。
  “他们不是可怕的终结者。他们实际上是为了让我们的生活变得更好。”