这个机器(qì)人本质(zhì)上是一种(zhǒng)通(tōng)用类人机器人。这(zhè)个机器人高4英尺8英寸(约为141.24厘米(mǐ)),重(chóng)85磅(约为(wéi)38.5千(qiān)克(kè)),它能在粗糙不平的地面上行(háng)走,同(tóng)时(shí)也(yě)能跑(pǎo)步和跳(tiào)跃。ARTEMIS即使(shǐ)在(zài)受到推动或受到其他(tā)干(gàn)扰的(de)情况下(xià)也能保持稳定(dìng)。
▲实验室环境中机器人运动情(qíng)况
据加州大学洛杉矶分校(xiào)的研究人员称,在实(shí)验室的(de)测试中,ARTEMIS可以每秒(miǎo)行走2.1米,这使它成为世(shì)界上行走(zǒu)最快的类人机器人。它也被认(rèn)为是第一个(gè)由学术界设计出的能够跑步的类人机器(qì)人(此处2.1m/s为实验室(shì)数据,与研(yán)究机构上传在(zài)视频平(píng)台中的速度有(yǒu)所差(chà)距(jù)。)
该机器人的(de)主要创(chuàng)新之(zhī)处在(zài)于,它的执行器(qì)(actuators)是专门(mén)设计的,这(zhè)个执(zhí)行器发挥着像人类(lèi)肌(jī)肉(ròu)一样的(de)作用,它们有弹性,同时可以控制发出(chū)力量的大小(xiǎo),而此前大多数机器人四肢较为(wéi)僵硬(yìng),很(hěn)难灵活处理指令(lìng)。
加州(zhōu)大学洛(luò)杉矶(jī)分校机械与航空(kōng)航天工(gōng)程教授、机器人与机(jī)制实验室(shì)主任(rèn)丹尼斯·洪(Dennis Hong)称,这个发挥人类肌肉(ròu)作(zuò)用(yòng)的执行器(qì)是这个类人机器人在不平坦地面行走时保持良好平衡的关键,也使得(dé)该机(jī)器人可以在运动(dòng)时双脚离地。
这个(gè)机器人的另外(wài)一处进(jìn)步是,ARTEMIS的(de)执行器(qì)是由电力(lì)驱动(dòng)的(de),而(ér)不是通过液压(hydraulics)控制的。简(jiǎn)单来讲,液压(yā)控制(zhì)是指(zhǐ)利用流体(tǐ)压力差来驱动运动,因此(cǐ)噪音较大、还引(yǐn)发产生液体泄漏的危险。而电力驱动不(bú)仅(jǐn)避免了液压控(kòng)制这种方法的(de)缺(quē)点,更(gèng)重要的是,电(diàn)力驱动(dòng)的效率也更高。
ARTEMIS对所感知(zhī)事物(wù)的反应和适应能力(lì)来自于(yú)它(tā)的传感器和执(zhí)行(háng)器系统。它的每只脚上都有定制设计(jì)的力学传感器(force sensors),帮助机(jī)器在运动时保持平衡。ARTEMIS的头上还有一(yī)个定位装置(orinentation unit))和两个摄像头,帮助其(qí)感知周围(wéi)环境。
▲机器人感知周围环境
为了让ARTEMIS在(zài)机器人世界杯足球赛中(zhōng)脱颖而(ér)出,研(yán)究人员一直(zhí)在加州大学洛杉矶分校的校园中带着机器人定期散步,并对机器人进行测试。在接下来的(de)几(jǐ)周(zhōu)之(zhī)内,他们将在加州(zhōu)大学(xué)洛杉(shān)矶分校的(de)校(xiào)内场地全面测试机(jī)器人的跑(pǎo)步和足球技能(néng)。研(yán)究人员还(hái)将(jiāng)评估机器人在不平整地面和(hé)楼梯中(zhōng)的运动能(néng)力以(yǐ)及携带物体的能力。机器人与机制实验(yàn)室的Twitter账户定(dìng)期(qī)分享关于机器人测试(shì)结果的信息,并发(fā)布其(qí)校园散步的(de)路线。
丹尼斯·洪说:“我们(men)很高兴能在(zài)加州大学洛杉矶分(fèn)校进行实地测试,我们(men)认(rèn)为这是一个向(xiàng)更广泛(fàn)受众推广科学(xué)、技术(shù)、工程和数学的机(jī)会。”
近期(qī),加州大学洛杉矶分校机械工程学博士朱桃元民(Taoyuanmin Zhu)和安敏(Min Sung Ahn)分别开发(fā)了ARTEMIS的硬件和软件系统。机器(qì)人与机制实验室制造类人(rén)机(jī)器人已(yǐ)有20多年的(de)历(lì)史(shǐ),早前的机器(qì)人已经5次赢得(dé)机(jī)器(qì)人(rén)世界杯足(zú)球赛。
结(jié)语:类人机器(qì)人新(xīn)进展(zhǎn),动力系统成关键突(tū)破口
ARTEMIS的(de)贡献不仅在于(yú)机器人的(de)执行器开始发挥像人类肌肉一样的功能,还在于(yú)它的感知(zhī)能力得(dé)到提升。在长久(jiǔ)以来采用“本体(tǐ)—技能—智能”这套自下而上的研发路线的思路下,双腿运动能力是要攻克的第一道关卡,ARTEMIS突破了以往机器(qì)人(rén)僵(jiāng)硬(yìng)、不(bú)灵敏的弱点,拥有了像人一(yī)样的运动能力,为(wéi)类人机器人发展指明(míng)道(dào)路,即不(bú)断提升(shēng)动力系(xì)统(tǒng)成为其关键(jiàn)突破(pò)口。
除(chú)此之外,ARTEMIS对感知能力的(de)关注,将有助于类(lèi)人机(jī)器人“更聪明”,让类(lèi)人(rén)机器人灵活应对(duì)各种复杂(zá)的跨场景工作模式,真正地帮助人类进行相关工作。