工程師教人形機(jī)器人用雙手阻止自己摔倒

一部關(guān)于DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽的著名病毒視頻顯示各種類人機(jī)器人笨拙地倒下。雙足運(yùn)動(dòng)相當(dāng)不穩(wěn)定，這不僅是機(jī)器人試圖完成其任務(wù)的問題，而且還因?yàn)閴嬄鋾?huì)損壞非常昂貴的機(jī)器。

全球的機(jī)器人專家正在以無數(shù)種方式解決這個(gè)問題。雖然有些人希望在機(jī)器人失去平衡后添加一系列糾正措施，就像一個(gè)人在絆倒后磕磕絆絆，Kris Hauser希望機(jī)器人能夠利用他們周圍的環(huán)境。

“如果一個(gè)人被推向墻壁或鐵軌，他們將能夠利用那個(gè)表面保持自己的雙手直立。我們希望機(jī)器人能夠做同樣的事情，”Kris Hauser說道，他是副教授。杜克大學(xué)的電氣和計(jì)算機(jī)工程以及機(jī)械工程和材料科學(xué)。“我們相信，我們是唯一一個(gè)致力于讓機(jī)器人動(dòng)態(tài)選擇放置手以防止墜落的研究小組。”

雖然這些決定和行動(dòng)對(duì)我們來說是第二天性，但將它們編程成機(jī)器人的反應(yīng)似乎很難。為簡化流程并節(jié)省計(jì)算時(shí)間，Hauser將軟件編程為僅關(guān)注機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)。

只要機(jī)器人在跌落時(shí)沒有扭曲，這只會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定算法必須考慮的三個(gè)角度 - 腳到臀部，臀部到肩膀，肩膀到手。機(jī)器人必須識(shí)別到達(dá)范圍內(nèi)的附近表面，然后快速計(jì)算角度的最佳組合以捕獲自身。最終解決方案可以最大限度地減少機(jī)器人手接觸時(shí)的沖擊力，同時(shí)最大限度地減少手或腳滑動(dòng)的可能性。該算法采用最佳猜測(cè)，然后使用稱為直接射擊的方法逐步優(yōu)化它。

在當(dāng)前狀態(tài)下，機(jī)器人具有關(guān)于其環(huán)境的信息，并且無法自行導(dǎo)航。但在不久的將來，Hauser計(jì)劃用自己的相機(jī)傳感器升級(jí)到更大的機(jī)器人，讓它看到周圍的環(huán)境。

“希望到今年年底，我們應(yīng)該對(duì)機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是在一個(gè)現(xiàn)場障礙訓(xùn)練場上工作，”Hauser說。“然后我們將試圖讓機(jī)器人動(dòng)態(tài)地映射它周圍的東西，以及如何保護(hù)自己免于在任意環(huán)境中墜落的原因。”