Salto跳跃机器人驾驶敏捷路线并在人行道上进行短途旅行

在不到一英尺的顶部,Salto机器人看起来像一个星球大战英国步行者的缩影。但不要被它的大小所欺骗 - 这个小机器人在它的步骤中有一个强大的弹簧。萨尔托可以在一个界限内跳出三倍以上的高度。

加州大学伯克利分校的研究人员于2016年首次公布了Salto的高飞行能力。现在,他们为机器人配备了一系列新技能,使其能够像弹簧跳弹一样弹跳到位并跳过障碍物课程就像敏捷犬。萨尔托甚至可以在校园周围短途旅行,由无线电控制器提供动力。

研究人员希望Salto能够推动小型,灵活的机器人的发展,这些机器人可以通过瓦砾来帮助进行搜索和救援任务。他们将在2019年蒙特利尔机器人与自动化国际会议上(今年5月21日星期二)描述机器人的新技能。

“对于很多东西来说,小型机器人真的很棒,比如在大型机器人或人类无法适应的地方跑来跑去。例如,在灾难情况下,人们可能被困在瓦砾下,机器人可能真的很有用人们以一种对救援人员没有危险的方式,甚至可能比救援人员的速度更快,可以独立完成,“加州大学伯克利分校机器人研究生Justin Yim说道。“我们希望Salto不仅体积小,而且能够非常快速地跳跃,以便能够驾驭这些困难的地方。”

Yim与加州大学伯克利分校的电气工程和计算机科学教授Ronald Fearing合作,他的Biomimetic Millisystems实验室探索了动物运动的机制如何应用于创造更敏捷的机器人。

恐惧实验室以建造昆虫风格的机器人而闻名,这种机器人可以安全地爬过过于光滑或太粗糙的棘手表面,无法让轮式机器人导航。在设计Salto时,它代表“在地形障碍物上进行盐化运动”,而是担心要创造一个通过跳跃从一个地方移动到另一个地方的机器人。

Salto的单腿,强壮的腿模仿了galago或塞内加尔丛林婴儿的腿。小型,树栖的灵长类动物的肌肉和肌腱以一种方式储存能量,使得精灵生物能够在几秒钟内将多次跳跃串起来。通过连接一系列快速跳跃,萨尔托也可以驾驶复杂的地形 - 就像一堆碎片 - 在没有跳跃或飞行的情况下可能无法穿越。

“不像一只蚱蜢或蟋蟀蜿蜒起来,只有一次跳跃,我们正在寻找一种可以跳跃,跳跃,跳跃,跳跃的机制,”Fearing说。“这使我们的机器人能够从一个地方跳到另一个地方,从而使它能够临时降落在我们可能无法进入的地面上。”

三年前,Salto的设计团队演示了机器人如何能够实现飞跃,然后通过弹跳墙立即弹出更高的弹性,使其成为世界上最垂直的敏捷机器人。从那以后,Yim一直致力于设计复杂的控制系统,让萨尔托掌握越来越复杂的任务,如弹跳到位,导航障碍路线或跟随移动目标。

Yim还为萨尔托配备了新技术,使其能够“感受”自己的身体,告诉它它指向的角度和腿部的弯曲。如果没有这些能力,Salto一直被限制在伯克利工程大楼的一个房间里,动作捕捉摄像机跟踪其精确的角度和位置,并将数据传回计算机,计算机迅速压缩数字,告诉Salto如何调整自己的角度。它的下一个飞跃。

既然Salto有自己的感觉和自己的动作,那么机器人可以自己进行这些计算,让Yim将机器人带到外面并使用操纵杆和无线电控制器告诉它去哪里。

“动作捕捉非常适合让机器人在受控环境中精确跳跃,并且它为我们提供了大量非常好的数据。问题是,我们不能把它拿出去并在其他任何地方使用它,因为它需要一个很长时间才建立所有这些相机,“Yim说。“我们真的希望能够把机器人拿出来然后跳来跳去。为此,我们需要机器人能够计算它在哪里以及它在做什么 - 只需将计算机置于其自身之上身体。”

萨尔托现在可以出去在伯克利校园散步,在那里它成功地在人行道,砖砌和草地上操纵。Yim说,使Salto成为可能的数学模型也可以推广到控制其他类型机器人的运动。

“通过了解这些动力学对萨尔托的作用方式及其质量和尺寸,我们可以将相同类型的理解扩展到其他系统,我们可以建造更大或更小或不同形状或加权的其他机器人,”Yim说过。

在未来,Fearing希望继续探索跳跃机器人的可能性。

“Salto是我们向机器人反弹的第一步,”Fearing说。“我们可以扩展Salto以增加一种能力,例如,抓住树枝降落并从那些东西上升。因此,Salto开始时采用了一种非常简单的机制。它只是一条腿。它提供了更多的基础复杂的机器人,也可以是非常高度动态的,并且可以进行大量的弹跳。“

这项研究得到了陆军研究办公室批准号W911NF-18-1-0038的支持。加州大学伯克利分校本科生Eric Wang也是会议论文的作者。