这个机器人本质上是一种通用类人机器人。这(zhè)个(gè)机器人高4英(yīng)尺(chǐ)8英寸(约为141.24厘米),重85磅(约为38.5千克(kè)),它能在粗糙不平的(de)地面上行(háng)走,同时也能跑步和跳跃。ARTEMIS即使在受到推动或受到其他(tā)干扰的情况下也能保持稳定。
▲实验(yàn)室(shì)环境中机器人运动情况
据加州大学洛杉矶分校的研(yán)究(jiū)人员称(chēng),在实验室(shì)的测试中,ARTEMIS可以每秒行走2.1米(mǐ),这使它成为世界上行(háng)走最快的类人机器(qì)人(rén)。它也被认为是第一个由学术界设计出的能够跑步的类人机器人(此处2.1m/s为实验(yàn)室数据,与研究机构上传在视频(pín)平台中的速度有所差距。)
该(gāi)机器人的主要创新(xīn)之处在于(yú),它的执行(háng)器(actuators)是专门设计的(de),这个(gè)执行器发挥着像人类肌肉(ròu)一样的(de)作用,它们有弹性,同时可以控制发出力量的大小,而此前大(dà)多(duō)数机器人四(sì)肢较为僵硬(yìng),很(hěn)难灵活处(chù)理(lǐ)指(zhǐ)令。
加州大学洛(luò)杉矶分校机械与航空航天工程教授、机器(qì)人与机制实验室主任丹尼斯·洪(hóng)(Dennis Hong)称,这个发挥人类(lèi)肌(jī)肉作用的(de)执行器是这(zhè)个类(lèi)人机(jī)器人在不平坦地面行走时保持良好平衡(héng)的关键,也使得该机器人可以(yǐ)在运动(dòng)时双脚离地(dì)。
这个机器人的(de)另外一处进(jìn)步是(shì),ARTEMIS的执行器是(shì)由(yóu)电力驱动(dòng)的(de),而不是通过液压(hydraulics)控(kòng)制的。简单来讲,液压控制是指利(lì)用流体(tǐ)压力差来(lái)驱(qū)动运动,因此噪音较大、还引发产生液体泄漏(lòu)的危险(xiǎn)。而电力驱动(dòng)不仅(jǐn)避免了液压控(kòng)制这(zhè)种方法的缺点(diǎn),更重要的是,电力驱动的效率也更高。
ARTEMIS对所感知事物的反应和适应能(néng)力来(lái)自于(yú)它的(de)传(chuán)感器(qì)和执行器系(xì)统。它的(de)每只脚上都有定制设(shè)计(jì)的(de)力学传感(gǎn)器(force sensors),帮助机器在运动(dòng)时保持平衡(héng)。ARTEMIS的头上(shàng)还有(yǒu)一(yī)个定位装置(orinentation unit))和两个摄像头,帮(bāng)助其感知周(zhōu)围(wéi)环境(jìng)。
▲机(jī)器人感(gǎn)知周围(wéi)环(huán)境
为了让ARTEMIS在机器(qì)人世界杯足球赛中脱颖而出(chū),研究(jiū)人员一(yī)直在(zài)加州大学(xué)洛杉(shān)矶分校的校园中带着机器人定期散步,并对机(jī)器人进行测(cè)试。在接下来的(de)几周(zhōu)之内,他们将在加州(zhōu)大学洛(luò)杉矶分校的校内场地(dì)全面测试机器人的(de)跑(pǎo)步和足(zú)球技(jì)能。研究(jiū)人员还将评估机(jī)器人在(zài)不平整地面和楼梯(tī)中的运动能力以及携带物体的能力(lì)。机器人与(yǔ)机制实验室的(de)Twitter账户定期分享(xiǎng)关于机器(qì)人(rén)测试结果的(de)信息(xī),并发布(bù)其校园(yuán)散步的路线。
丹尼斯·洪说:“我们很高兴能在(zài)加州大学洛杉矶(jī)分(fèn)校进行实地(dì)测试(shì),我们认(rèn)为这是一个向更广泛受众推广科学、技术、工程和数学的机会。”
近期,加州大学洛杉矶分校机械工程学博士(shì)朱(zhū)桃元(yuán)民(mín)(Taoyuanmin Zhu)和(hé)安敏(Min Sung Ahn)分别开发了ARTEMIS的硬件和软件系统。机器(qì)人与(yǔ)机制实验室制(zhì)造类人机器人已(yǐ)有20多年的历史,早前的机器人已经(jīng)5次赢得机器人(rén)世界杯足球赛。
结(jié)语:类人机器人新进(jìn)展(zhǎn),动力系统成关键突破口
ARTEMIS的贡献不仅(jǐn)在于机器人的执行器开(kāi)始发挥像人类肌肉一样的功能,还(hái)在于它(tā)的感知能力得到(dào)提升。在长久以(yǐ)来(lái)采用“本体—技能—智(zhì)能”这(zhè)套(tào)自下而上(shàng)的研发路(lù)线的思路下,双腿运动能力是要攻克(kè)的第一道关(guān)卡,ARTEMIS突破了(le)以往机器人僵硬、不灵敏(mǐn)的弱(ruò)点(diǎn),拥有了像人一样的(de)运动能力,为类人机器人发(fā)展指明道路,即不断提升动力系统成为其(qí)关(guān)键突破(pò)口。
除(chú)此之外,ARTEMIS对感知能力的关注,将有(yǒu)助于类人机器人(rén)“更聪明”,让类(lèi)人机器人灵(líng)活(huó)应对各种复(fù)杂的跨场景(jǐng)工作模(mó)式,真正(zhèng)地帮助(zhù)人类进行相关工作。