這是全球目前唯一可以同時做到“平衡、高效、智能、安全、經(jīng)濟”5個關(guān)鍵特性的大雙足機器人

最近，中國在雙足領(lǐng)域也算是捷報頻傳了，前幾天ces展會上優(yōu)必選的walker仿人機器人剛剛驚艷亮相，這兩天小編我又在中國新聞的網(wǎng)站上看到了另一款來自上海理工大學(xué)雙足機器人小貝。據(jù)介紹這是全球目前唯一可以同時做到“平衡、高效、智能、安全、經(jīng)濟”5個關(guān)鍵特性的大雙足機器人

每每提到雙足機器人，大家都會止不住的嘆息?？粗ㄊ款D動力的atlas小跑、后空翻外加跑酷的來回折騰，我們只有眼熱的份。不過好在，我們一直看到國內(nèi)雙足機器人追趕的步伐，而且不僅僅只有模仿，還有另辟蹊徑的好點子出現(xiàn)。上海理工大學(xué)的小貝就是其中之一。

有其他媒體報道，上海理工大學(xué)機器智能研究的雙足機器人小貝利用“被動行走”和“”的創(chuàng)新方法研制出新型雙足機器人，成為全球目前唯一可以同時做到“平衡、高效、智能、安全、經(jīng)濟”5個關(guān)鍵特性的大雙足機器人“小貝”。

降能耗減一半電機

今年，美國波士頓動力公司研發(fā)的atlas機器人后空翻、三連跳的“酷炫”視頻紅遍網(wǎng)絡(luò)，這款身姿矯健的機器人符合人們對“鋼鐵戰(zhàn)士”的一切想象。而另一款代表領(lǐng)先水平的雙足機器人是日本本田公司研發(fā)的仿人機器人asimo，相比atlas的“陽剛”，它顯得更溫柔親和。這兩款機器人都很好地展現(xiàn)了機器人的平衡能力，但也都有共同的煩惱——高能耗。

一直以來，雙足機器人的研發(fā)主要是形態(tài)上的“仿生”，也就是說要讓機器人的行走能夠像人一樣，無論是atlas還是asimo的下半身都有十余個驅(qū)動“關(guān)節(jié)”，以控制各種方向的力量。可驅(qū)動“關(guān)節(jié)”一多，力量和平衡有了，能耗也高了?！皺C器人真的需要那么多驅(qū)動‘關(guān)節(jié)’嗎?”李清都教授琢磨著，既然電機影響能耗，那就干脆做減法，于是團(tuán)隊嘗試“直腿”機器人的研發(fā)，將電機數(shù)量減少了一多半。

驅(qū)動電機少了，如何實現(xiàn)平衡就成了一個非常大的挑戰(zhàn)?！拔覀冏隽撕芏唷粍有凶摺幕A(chǔ)研究，也做了大量的仿真和實驗驗證，包括步態(tài)控制和能效等。”在緩坡下坡實驗中，李清都教授研究了新模型，在沒有任何驅(qū)動下，受重力、腿結(jié)構(gòu)及坡度等的影響，發(fā)現(xiàn)機器人會經(jīng)歷“周期穩(wěn)定”“混沌”和“發(fā)散”三種步態(tài)，當(dāng)坡度平緩時會有一個耗能很低的穩(wěn)定步伐，當(dāng)坡度增加，就需要逐漸給予力量控制，否則就最終會摔倒。搞清楚機器人自身的運動規(guī)律，也就把握了保持平衡的控制力度和時機。這種新的動態(tài)平衡技術(shù)，無需“大腳”，就像踩高蹺，機器人就能平穩(wěn)行走。

除了基礎(chǔ)原理，要讓機器人能適應(yīng)環(huán)境自動邁步還得賦予它“智慧”。團(tuán)隊聯(lián)合德國漢堡大學(xué)、深圳市行者機器人技術(shù)有限公司研制的小貝機器人，利用深度強化學(xué)習(xí)、遷移學(xué)習(xí)、連續(xù)學(xué)習(xí)等一系列人工智能技術(shù)，讓機器人通過2d、3d的逐步訓(xùn)練，像孩童學(xué)步一樣，慢慢掌握走路技巧。小貝的體重不到10公斤，身高也像個小童，但是它的平衡能力已經(jīng)很出色――測試表明，在撞擊、推拉、風(fēng)吹、不平路面等復(fù)雜環(huán)境中仍能正常行走;得益于人工智能算法，小貝對機電傳感的性能需求降低，還能實現(xiàn)智能交互，推一下，它便向前邁幾步，回拉一下，它就像個寵物一樣跟著走，對人非常安全、友好。

小貝的前身“行者一號”已經(jīng)具備很強的耐力，它曾打破吉尼斯世界紀(jì)錄，是目前世界上能效最高的機器人，它的能效甚至超過了人類，實測僅耗0.8度電可以續(xù)航134公里?！皞鹘y(tǒng)雙足機器人的運輸損耗cot是人類的10-20倍，目前的電機技術(shù)和電池等都難以支撐，所以很難實用。我們的研發(fā)路徑可以說是‘換道超車’吧?！?/p>

目前，上海理工大學(xué)機器智能研究院執(zhí)行院長李清都教授正忙于調(diào)試小貝，希望通過進(jìn)一步的復(fù)雜環(huán)境的學(xué)習(xí)，讓小貝能適應(yīng)更多路況。而小貝的技術(shù)已經(jīng)形成產(chǎn)品――智能助行機器人，能幫助行動不便的老人更安全、輕松地行走，還可以自動采集人雙腿步態(tài)、雙臂壓力等數(shù)據(jù)，分析使用者的行走步態(tài)，監(jiān)護(hù)使用者的健康狀況。團(tuán)隊研發(fā)的“行者二號”也已經(jīng)在不久前的高交會上亮相，這款身材苗條的“美女”機器人，未來將會集成更多智能應(yīng)用，或許將成為酒店迎賓、交通協(xié)管、環(huán)衛(wèi)工人或者生活管家。

李教授坦言，機器人是復(fù)雜系統(tǒng)，小貝要“長高”“長大”，難度技術(shù)是幾何倍數(shù)增加的，但“為人類帶來更多安全、有效服務(wù)”的目標(biāo)始終堅持，因為這才是機器人研究的最終目的。