一路“闖關”,“網紅”機器人翻個“筋斗”有多難?

來源︰中國軍網綜合作者︰朱婧倩 張敏責任編輯︰任爽
2017-12-27 09:50

從一個平台跳躍到另一個平台,再來一個後空翻!日前,一段人形機器人完美玩轉後空翻的視頻在互聯網上流傳開來,使人形機器人“阿特拉斯”(Atlas)一舉成為“網紅”。以希臘神話中力大無窮、雙肩支撐蒼天的擎天神來命名,“阿特拉斯”果然不負眾望,以鋼筋鐵骨之軀實現了漂亮的後空翻,標志著機器人研究領域的又一次飛躍。

現有的機器人“王國”包括固定、輪式、履帶式、雙足及多足等不同“種群”。以雙足和多足為主要特征的腿足機器人對惡劣地形環境適應能力更強、研制難度更高,代表著機器人研究領域的技術巔峰。長期以來,各軍事大國都對腿足機器人研究表現出強烈興趣。開展“阿特拉斯”等腿足機器人研究,背後就是軍事應用的巨大需求牽引。

請關注《解放軍報》的報道——

這個“後空翻”不簡單

■朱婧倩  張敏

翻個筋斗到底有多難

不就是機器人翻個“筋斗”,這還能有多難?不過,後空翻畢竟是個難度極高的動作,常人不易做到,就是體操運動員也要訓練多時才能完成。

此次進軍“體操”界的機器人“阿特拉斯”,本身就是個“膘肥體壯”的大型雙足機器人,除在移動過程中要保持平衡外,還需要用雙腿來平衡體積龐大的上半身。為完成“後空翻”這個看似不可能完成的任務,“阿特拉斯”從起跳、空翻到平穩著地,整個過程需要手、腳、腰同時運動。它的“大腦”必須通過數學公式預先精確計算好各個部位的運動線路、方向和角度,然後機械地控制起、轉和落地。

萬事開頭難。就起跳而言,“阿特拉斯”需要提前對整個過程進行精確規劃。更重要的是,“阿特拉斯”要有強勁有力的雙腿,如果力量不夠大,就不能給翻轉留出足夠的時間,更談不上後續的動態調整。“阿特拉斯”目前已經配備了內置驅動電池,通過有效的電量管理,可在瞬間爆發出驚人的巨大能量。

其實,空中翻轉過程才是真正“見功夫”的動作。“阿特拉斯”是一個多自由度、多剛體的機器人系統,姿態的精準控制異常復雜,需要機器人體內各類姿態傳感器實時回傳狀態參數。通過匯聚來自“身體”各個部位的姿態信息,它的“運動中樞”才能根據算法進行控制決策,不斷優化各個部位的參數指標。在空中的“阿特拉斯”處于拋物線運動狀態,必須通過隨時改變姿態在落地前找準“亮相”的最佳姿勢。

即便一路“闖關”,“阿特拉斯”要想“平安著陸”也遠沒有想象的那麼簡單。落地過程中需要應對沖擊處理和保持平衡,無論是何種接觸面,“阿特拉斯”在與地面接觸的瞬間都將受到巨大的接觸撞擊。此時要利用液壓伺服控制系統,來有效減輕瞬間沖擊力。“阿特拉斯”的腳部也會安裝多維力傳感器,對腳的受力狀態進行輔助控制。同時,落地一瞬間“阿特拉斯”的“關節”位置上移或下移一點,都有可能導致重心不穩而摔倒,這對精準控制提出了更高要求。

輕觸這里,加載下一頁