MARLO機(jī)器人：不管坦途還是險(xiǎn)路，我都能征服

由俄勒岡州立大學(xué)的Jonathan Hurst帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)此前曾打造出MABEL，但只能限制在平面上進(jìn)行2D行走。而現(xiàn)在，有一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功打造了功能更為強(qiáng)大的行走機(jī)器人。近日，密歇根大學(xué)成功研發(fā)雙足機(jī)器人---MARLO，它能夠在沒(méi)有其他支持的情況下在復(fù)雜路面上正常行走，MARLO機(jī)器人具備“3D行走”功能，意味著能夠以任意角度進(jìn)行行走。

通過(guò)軟硬件的配合，MARLO可以根據(jù)路面環(huán)境的不同進(jìn)行自我調(diào)整，彎曲步態(tài)從而能夠達(dá)到移動(dòng)的目的。在未來(lái)MARLO上將會(huì)裝備全面的3D控制器，能夠在復(fù)雜地形中更好的調(diào)整步速。

不過(guò)，在早些的測(cè)試視頻中，MARLO跌到的次數(shù)比其他機(jī)器人都要多。團(tuán)隊(duì)一直改進(jìn)MARLO的行走技能，現(xiàn)在MARLO的行走技能已經(jīng)非常高超，不管險(xiǎn)路還是坦途，它都能征服。

現(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)人Jessy Grizzle教授和他的學(xué)生要對(duì)MARLO進(jìn)行更艱巨的挑戰(zhàn)，讓MARLO行走在“波浪草地”上。這塊草地位于密歇根大學(xué)內(nèi)，由藝術(shù)家Maya Lin精心設(shè)計(jì)，今天，團(tuán)隊(duì)發(fā)布了MARLO“波浪草地”行走的視頻。

操作者能通過(guò)一個(gè)常規(guī)的Xbox控制器對(duì)MARLO進(jìn)行控制，操作者可以對(duì)其發(fā)出指令，讓它向任何指定方向移動(dòng)。MARLO機(jī)器人在遭遇崎嶇地形后能自行進(jìn)行調(diào)整。MARLO的行走能力多虧于研究人員在其身上使用的導(dǎo)航算法。 Xingye Da結(jié)合兩種2D算法，一種能控制前后移動(dòng)，而另一種能控制側(cè)面運(yùn)動(dòng)。隨后他根據(jù)不同的步行速度和地面高度創(chuàng)建了15種不同的步態(tài)，從而令MARLO在無(wú)需特殊傳感器的情況下能在凹凸路面上平穩(wěn)前行。此外，研究人員計(jì)劃正在研發(fā)更加全面的3D控制器算法，希望MARLO能夠在復(fù)雜地形中最佳運(yùn)行速度。

MARLO和其他的人形機(jī)器人截然不同，它沒(méi)有手臂，沒(méi)有頭，膝蓋上沒(méi)有制動(dòng)器，幾乎是你見(jiàn)到過(guò)的腿最細(xì)的機(jī)器人。 Grizzle 表示此種設(shè)計(jì)可以讓MARLO更加靈敏，但也需要更加成熟的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)行走功能。

對(duì)于MARLO來(lái)說(shuō)，硬件并非最重要。Grizzle表示它的團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)高度靈活的雙足機(jī)器人的“基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原則”。他解釋道：“我們想要算法來(lái)為整個(gè)雙足機(jī)器人大家庭服務(wù)，而不僅僅是我們的MARLO。”

Grizzle這樣描述MARLO的算法：

在設(shè)計(jì)MARLO的控制器時(shí)，我們使用的是完整的動(dòng)態(tài)模型，而不是簡(jiǎn)化的垂直模型。垂直模型有自己的極限，因此基于此的機(jī)器人通常只能進(jìn)行緩慢、扁平的行走。我們?cè)谀Ｐ蜕鲜褂脙?yōu)化的算法，來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器人行走的步態(tài)，它能根據(jù)不同的地面高度、側(cè)坡斜度和行走速度進(jìn)行調(diào)整。

擁有了此種優(yōu)化的算法，MARLO可以應(yīng)對(duì)各種各樣的地面。只有在極端情況下，它才會(huì)跌到。

為了了解更多關(guān)于MARLO的細(xì)節(jié)，IEEE Spectrum記者采訪了Jessy Grizzle：

IEEE Spectrum：

MARLO為什么要在不前進(jìn)時(shí)也不停踏步，是為了保持平衡嗎？

Jessy Grizzle：

在視頻中，你可以看到MARLO每秒鐘交替腿2到3次。為什么呢？當(dāng)MARLO沒(méi)有向前移動(dòng)時(shí)，它有必要進(jìn)行原地踏步，因?yàn)樗哪_踝處是樞軸。如果它站在原地不動(dòng)，那么它將會(huì)向前或向后跌到，試想一下你站在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)上你就知道了。因此，原地踏步對(duì)于保持平衡至關(guān)重要。

IEEE Spectrum：

MARLO為什么有時(shí)會(huì)跌倒？

Jessy Grizzle：

失敗是成功之母，但如果你一直沒(méi)有成功，那整個(gè)努力的過(guò)程非常讓人沮喪。

當(dāng)我們的步行速度快于0.5米每秒時(shí)，這時(shí)候通常是因?yàn)槟_太滑而跌倒，或是因?yàn)檎系K物高度超過(guò)了MARLO預(yù)期的高度而被絆倒（我們會(huì)告訴MARLO地面高度的信息）。

在之前的視頻中，MARLO跌倒是因?yàn)閭?cè)腿沒(méi)有考慮陡坡，坡有15厘米高，但MARLO在行走時(shí)側(cè)腿只達(dá)到5厘米，然后便跌倒了。因此，跌倒的原因主要是因?yàn)镸ARLO的判斷失誤，有時(shí)它需要越過(guò)一個(gè)“小山丘”，但它以為是個(gè)平地，因此便跌倒了。所以我們需要一直優(yōu)化算法，減少M(fèi)ARLO的判斷失誤。

Via:IEEE

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