这个(gè)机(jī)器人本质上是一种通用类人(rén)机器人。这个机器人高4英尺8英寸(cùn)(约为141.24厘米),重85磅(约为38.5千克),它能在粗糙(cāo)不平的地面上(shàng)行走,同(tóng)时也能跑步和跳跃。ARTEMIS即使在受到(dào)推动或受到其他干扰的(de)情况下也能保(bǎo)持稳定(dìng)。
▲实验室环(huán)境中机器人运(yùn)动情况
据加州(zhōu)大学洛(luò)杉矶分校的研(yán)究人员称,在实验室的测试中,ARTEMIS可以(yǐ)每秒行走(zǒu)2.1米,这使它成为世界上行走最快的类人(rén)机器人。它也被(bèi)认为是第一个由学术界设计(jì)出的能(néng)够(gòu)跑步(bù)的类(lèi)人(rén)机器人(rén)(此处2.1m/s为实验室数据,与研究机构(gòu)上传在视频平(píng)台中的速度有所差(chà)距(jù)。)
该机器人的主要创新之处在(zài)于,它的执行器(actuators)是专门(mén)设计的,这个(gè)执行器发挥着像人类肌肉一样的作用,它们有弹性,同时可以控制(zhì)发(fā)出(chū)力量的(de)大小,而此前大多数机器人(rén)四肢较(jiào)为僵(jiāng)硬(yìng),很难(nán)灵活处理指令。
加州大学洛杉矶分校机(jī)械与(yǔ)航空(kōng)航天工程教授、机器人(rén)与机(jī)制实验室主任丹尼斯·洪(Dennis Hong)称,这(zhè)个发(fā)挥人类肌肉作(zuò)用的执行器(qì)是这(zhè)个(gè)类人机器人在不平坦地面行走时保持良好平衡的关键,也使得该机器人可(kě)以在运动时双脚离地(dì)。
这个机器人的另外一(yī)处进(jìn)步是,ARTEMIS的执行器是由电力驱动的,而(ér)不是通过液压(yā)(hydraulics)控制(zhì)的。简(jiǎn)单来(lái)讲,液压控(kòng)制是(shì)指利用流体压力差来驱动运动,因此噪音较(jiào)大、还引发(fā)产生(shēng)液(yè)体(tǐ)泄漏的危险。而电力驱(qū)动不仅避免了(le)液(yè)压控制这种方(fāng)法的缺点,更(gèng)重(chóng)要的是,电力驱动的效率也更高。
ARTEMIS对所感知(zhī)事(shì)物的(de)反应和适应能力来自于它的传感器和(hé)执行器系统。它的每只(zhī)脚上(shàng)都有(yǒu)定制设计的(de)力学传感器(force sensors),帮助(zhù)机(jī)器在运动时(shí)保持平衡。ARTEMIS的头上还有(yǒu)一(yī)个定(dìng)位装置(orinentation unit))和两个摄像头(tóu),帮(bāng)助其感知周(zhōu)围环(huán)境(jìng)。
▲机器人(rén)感(gǎn)知(zhī)周围环(huán)境
为了让ARTEMIS在机器(qì)人世(shì)界杯(bēi)足球赛(sài)中脱颖而出,研究人员一直(zhí)在加州(zhōu)大学洛杉(shān)矶分校的校园中带(dài)着机器人定期散步,并(bìng)对机器人进行测试(shì)。在接下来(lái)的(de)几周之内,他们将在加州大学(xué)洛杉(shān)矶分校(xiào)的校内场地全面测试机器人的跑步和(hé)足(zú)球技能(néng)。研究人(rén)员还将评估机器(qì)人(rén)在不(bú)平整地(dì)面和楼梯中的运动能力以及(jí)携带物(wù)体的能力(lì)。机器(qì)人与机制实验(yàn)室的Twitter账户定期分享关于机器人测试结果的信息,并发布其校园散步(bù)的路线。
丹尼斯·洪说:“我们很高兴能在加州大学(xué)洛(luò)杉矶分校进行(háng)实地(dì)测试,我们(men)认为这是一个向更广泛受(shòu)众(zhòng)推(tuī)广科学、技术、工程和(hé)数(shù)学的(de)机会。”
近(jìn)期,加州(zhōu)大学洛杉矶分校(xiào)机械工程学博士(shì)朱(zhū)桃元民(Taoyuanmin Zhu)和安敏(Min Sung Ahn)分别开发了ARTEMIS的硬件和(hé)软件系统。机器人与机制(zhì)实验室制造类人(rén)机(jī)器人已有(yǒu)20多(duō)年的历史,早前(qián)的机(jī)器人已经(jīng)5次赢得机器人世界杯足球赛。
结语:类人机器(qì)人新进展,动力系统成(chéng)关键突破口
ARTEMIS的贡献(xiàn)不仅在于机器(qì)人的(de)执行器开始(shǐ)发(fā)挥(huī)像人类肌(jī)肉一样(yàng)的功(gōng)能,还在于它(tā)的感知(zhī)能力得到提升。在长久以来(lái)采用“本体—技能—智能”这套自下(xià)而上的研发(fā)路线的思路下,双腿运动能力是要攻(gōng)克的第一道关卡,ARTEMIS突破了(le)以(yǐ)往机器人僵硬、不灵敏的弱点,拥有了像人一样的运动能力,为类人(rén)机器人发展指(zhǐ)明道路,即不断提升动力(lì)系统成(chéng)为(wéi)其关键突破口。
除此之外,ARTEMIS对感知能力的关注,将有助于类人机(jī)器人“更(gèng)聪明”,让(ràng)类人机(jī)器人灵活应(yīng)对各种复杂的跨场景(jǐng)工作模(mó)式,真正(zhèng)地帮助(zhù)人类(lèi)进行相关工(gōng)作。