这个机(jī)器人(rén)本质(zhì)上是一种通用类人机器人。这个(gè)机器人高4英尺(chǐ)8英寸(约为141.24厘米),重(chóng)85磅(约为(wéi)38.5千克),它能在粗糙不平的地面上行走,同时也能跑步和跳跃。ARTEMIS即使在受到推动或(huò)受到其他干(gàn)扰的情况下也能(néng)保持稳定。
▲实验室环境(jìng)中机器人运动情况
据加州大学(xué)洛(luò)杉矶(jī)分校的(de)研(yán)究人员称,在实(shí)验室的测试中,ARTEMIS可以每秒行走2.1米,这(zhè)使它成(chéng)为世界上行走最(zuì)快的类人机器(qì)人。它(tā)也(yě)被认为(wéi)是(shì)第一个由(yóu)学术界设(shè)计出的能够跑步的(de)类人机器人(此处2.1m/s为实验室数据,与(yǔ)研究(jiū)机构上传在(zài)视(shì)频平(píng)台中(zhōng)的速(sù)度有所差距。)
该机器人的(de)主(zhǔ)要创(chuàng)新(xīn)之处在于,它的执行器(actuators)是专(zhuān)门设计的(de),这个执行器发挥着像人类肌肉(ròu)一样的作用,它们有弹性,同时可以控制发出力量的大小(xiǎo),而此(cǐ)前大多数(shù)机器人四肢(zhī)较为(wéi)僵硬,很难灵(líng)活处(chù)理指令。
加州大学洛杉矶分校机械与航空(kōng)航天工(gōng)程教授、机(jī)器人与机制实验室主任丹(dān)尼斯·洪(Dennis Hong)称,这(zhè)个发挥人类(lèi)肌肉作用(yòng)的(de)执行器(qì)是这个类人机(jī)器人在不平坦地面行走(zǒu)时保持(chí)良(liáng)好(hǎo)平衡的关键(jiàn),也使得该机器人可以在运动时双脚离地。
这个机(jī)器(qì)人的另外一处进(jìn)步是,ARTEMIS的执行器是由电力驱(qū)动的,而不是通过液(yè)压(hydraulics)控(kòng)制的。简单来讲,液压控制(zhì)是(shì)指(zhǐ)利(lì)用流体压力差来驱动运动,因此噪音较大(dà)、还(hái)引发产生液(yè)体泄漏(lòu)的危险。而电力(lì)驱动(dòng)不仅避免(miǎn)了液压(yā)控制这种方法的缺点,更重要的是(shì),电力驱动的(de)效(xiào)率也更高。
ARTEMIS对所感(gǎn)知事物的反应和适应能力(lì)来自于(yú)它的传(chuán)感器和执行(háng)器系统。它(tā)的每(měi)只脚上都有定(dìng)制设计的力学(xué)传感器(force sensors),帮助机器在运动时(shí)保持平衡(héng)。ARTEMIS的头上还有一(yī)个定位装置(orinentation unit))和两(liǎng)个(gè)摄像头,帮助其(qí)感知周围(wéi)环境。
▲机器人感知(zhī)周围环境(jìng)
为了让ARTEMIS在(zài)机器人世界杯足球赛中(zhōng)脱颖而出,研究人员一直在加州大学洛杉矶分校的校(xiào)园(yuán)中带着(zhe)机器人定期散步,并对机器人(rén)进行测试。在接(jiē)下来的几周之内(nèi),他们将在加州大学洛杉矶分(fèn)校的校(xiào)内(nèi)场地全(quán)面测试(shì)机器人的跑步和(hé)足(zú)球(qiú)技能。研(yán)究(jiū)人员还将评估机(jī)器(qì)人在不平(píng)整地面和楼梯中的运动能(néng)力以及携带物(wù)体(tǐ)的能力。机器人与机制实验室的(de)Twitter账(zhàng)户定期分享关(guān)于机器人测试结果(guǒ)的信息,并发布其校园散步(bù)的路线。
丹尼(ní)斯(sī)·洪说:“我们很高兴能在加州大学洛杉矶分校进行实(shí)地测试,我们认为这是(shì)一个向(xiàng)更广泛受(shòu)众(zhòng)推(tuī)广科学(xué)、技术(shù)、工程和数学的机会。”
近(jìn)期,加(jiā)州大学(xué)洛杉(shān)矶(jī)分校机械(xiè)工程学博士(shì)朱桃(táo)元民(Taoyuanmin Zhu)和安敏(Min Sung Ahn)分别(bié)开发了ARTEMIS的硬件和软件系统。机器(qì)人与(yǔ)机制实(shí)验室制造(zào)类人(rén)机器(qì)人已(yǐ)有20多年的历史,早前的机(jī)器人已(yǐ)经5次赢得机器人(rén)世界杯足球(qiú)赛。
结语(yǔ):类人机器人新进展,动力系统成关键突破口
ARTEMIS的贡献(xiàn)不仅在(zài)于机器人(rén)的执行器(qì)开(kāi)始发挥像人类肌肉一样的功(gōng)能,还在于(yú)它的感知能力(lì)得到提升。在长久以来采用“本体—技能(néng)—智能”这套自下(xià)而上的(de)研发路线的思路下(xià),双(shuāng)腿运动能力(lì)是要攻克的第一道关卡,ARTEMIS突破了以往机器(qì)人僵硬、不灵(líng)敏的弱点,拥有了像人一样的(de)运动能力,为类人(rén)机器人发展指明道路(lù),即不断提升动(dòng)力系统(tǒng)成为其(qí)关(guān)键突破口。
除此之外,ARTEMIS对(duì)感知能力(lì)的关注,将有(yǒu)助于类人机(jī)器(qì)人“更聪明”,让类人机器人灵活应(yīng)对各种复杂的跨(kuà)场景工作模式,真(zhēn)正地帮(bāng)助人类进行相关工作。