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广州日报:广工大团队奇思妙想新发明:机器人高抬腿大跨步还不摔倒!
来源:广州参考 2018-03-22 作者:徐静 摄影:高鹤涛 编辑:朱小翠

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广工大团队奇思妙想新发明:机器人高抬腿大跨步还不摔倒!

见过如风般抬腿大步向前的机器人吗?没有?那就跟小编一起去瞧一瞧吧!

机器人能够向人一样用双足快速稳定地行走,在技术上还有不少待解难题。广东工业大学自动化学院的黄之峰副教授团队进行了特别的尝试,并已取得进展。他们利用涵道风机,利用喷射推力,能够让机器人高抬腿、大踏步,并保持相对的稳定。他们的远期目标是,能够实现机器人向导弹发射一样,快速跨越楼层。

 

 

在黄之峰的实验室,很多学生正在进行实验,在经过两年的一次又一次实验后,他们能够利用安装在机器人脚掌前端的涵道风机产生的推力,实现双足机器人大跨步时的姿态平衡。

双足机器人在跨步过程中有一种倾倒的趋势。在平整的地面跨出一步,但是试图通过跨越的方式来避免与障碍物碰撞时,这一步将变得难以跨出。人类通过动态行走在一定程度上减少了这种限制,但同样也会一直往前倾。而对于需要执行准静态动作的机器人来说,可跨越步长极大的限制了它们所能跨越的障碍物。

 

 

对准静态条件下的机器人,可以通过改变质心来解决,也可通过减轻伸出腿的质量,或者增加其他部分的重力解决。但黄之峰和他的团队,希望能找出新的办法。记者昨日看到,实验人员启动固定在双足机器人脚掌的小型涵道风机,成功使得双足机器人能够调整自身重心维持平衡,跨越过一条正常情况下无法跨越的宽沟时。涵道风机重量232g,但是输出的推力可达2kg, 将近机器人总重量的三分之一。在一实验中,机器人执行跨越370mm宽沟渠的任务,这到达了其腿长的80%。为了完成这个任务,机器人伸出腿的同时开启涵道风机,不可或缺的向上托着跨越的腿以防止机器人向前倾倒。一旦装有涵道风机的跨越腿到达了沟渠的另一侧?;魅说暮笸纫仓馗凑庖还?,完成跨越。整个跨越过程可以顺畅地在一分钟内完成,这速度十分迅速。

黄之峰介绍,即使没有上半身对重心进行调整,双足机器人也能够完全跨过450mm宽的沟,这个宽度达到了其腿长的97%。在先前的其他仿人机器人研究中,这个数据一般只有20%。

 

 

黄之峰说,自己之所以想到涵道风机要利用涵道风机,是因为注意到地震废墟中的糟糕地形,给仿人机器人的移动带来很大限制。双足机器人跨越大尺度障碍物是困难的,因为跨得太远会打破静态平衡条件。

他告诉记者,这其实是让机器人能够实现高抬腿和大跨步,是解决机器人行走困难的一个新途径,他们的目标是能让现机器人向导弹发射一样,必要时,能直接从一个楼层快速跳跃到上一个楼层?!拔颐钦业搅艘桓鲂路较?,但我们的研究还处在起步阶段?!彼?。

 

 

黄之峰和同事们正解决这个系统的实际应用中所面临的问题。实验室的一个小组正在解决电源问题和推力精确反馈馈控制。另一个小组则主要负责机器人运动规划和控制器。未来的研究重点将放在动态跨越和软着陆技术。这将使机器人以更快更少冲击的跨越障碍物。此外,在涵道推进系统辅助下的一些全新的3D步态也在不断地进行尝试。

 

 

文:广州参考·广州日报记者 徐静 通讯员 朱小翠

图:广州参考·广州日报记者 高鹤涛

广州参考·广州日报编辑 董业衡

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