波士顿动力机器狗 Spot 的能力如何,我们已经领略过了。
我们知道,它可以适应各种崎岖地形:
表演过齐舞:
也能按下把手开门:
除了这些我们熟知的“低阶能力”,今年 Spot 其实也成长了不少,种花、写字、清洁垃圾、跳大绳都不在话下。
3 月初,SpaceX 星舰原型 SN10 降落发生爆炸后,正是 Spot 奔赴第一线,检查星舰爆炸情况、评估发动机的损害程度。前不久,Spot 也开始参与法国军队的日常训练,或许未来战场上将出现 Spot 的身影。
恰巧在昨天,一则关于 Spot 新技能的消息刷屏了:一位名叫 Michael Reeves 的 Youtuber 历时 6 个月,通过安装摄像头、喷嘴万向节等,给 Spot 增加了一个倒啤酒的新技能。
然鹅,由于最终准确率仅仅 35%,因此场面一度尴尬,Michael Reeves 原本设想的倒酒机器狗竟然变成了撒尿机器狗......
不得不说,在网友的脑洞加持下,Spot 快被“玩坏了”,而这也说明它关注度高、实力不凡。
但值得注意的是,即便是备受关注的网红机器狗,也要面对不小的竞争压力。
毕竟,这届机器狗太强,可以说是无所不能了。
比如走梅花桩:
接受「铁狗五项」挑战:
挂上牛头,和 idol 一起上春晚:
而就在最近,美国加州大学伯克利分校也设计了一只机器狗。
相比被用于军事用途、被网友恶搞,这只狗子的主要功能显得有点儿温情:为视障人士导盲。
刚性驱动臂换成牵引带
目前,这只导盲犬的相关研究成果可以在预印本平台 arXiv 上找到,论文题为 Robotic Guide Dog: Leading a Human with Leash-Guided Hypid Physical Interaction(机器导盲犬:用牵引带引导的混合物理交互为人类导航)。
众所周知,导盲犬在社会中扮演着至关重要的角色,对特殊群体而言,导盲犬不是工具,而是一位伙伴、是一种保护、是他们与这个世界的连接。
一只表现出色的导盲犬,通常都经过了严格的筛选和训练。但如果用技术的思维来看导盲犬的训练工作,我们就会意识到一个问题一只狗获取的技能无法转移到另一只狗身上,这使得导盲犬训练既费时又费力,而且过程不容易扩展。
基于此,加州大学伯克利分校研究团队的目标是设计一个能导盲的机器人。
论文介绍,机器人导盲其实并非什么新鲜事,不过目前看来,大多数导盲机器人系统都是基于带有大底座的轮式平台,并带有可驱动刚性导向臂。
研究团队认为:
受大底座和驱动臂的限制,传统的导盲机器人一般都很难在狭窄、混乱的环境中工作。此外,驱动臂也给机械控制设计带来了额外的复杂性。
研究团队因此尝试把传统的刚性驱动臂换作一条牵引带。
实际上牵引带并不是说换就能换,毕竟相比外形相对固定的驱动臂,牵引带时而紧绷时而松弛,其变化将更为复杂。下图展示的是牵引带紧绷和松弛的两种状态。
研究团队提出了一种包含牵引带张力的混合人-机物理交互模型,用于描述机器人导盲系统的动力学关系。研究团队将该模型应用于一个混合整数规划问题中,并建立了一个反应规划器,它可以利用松-紧开关,引导视障人士在有限空间内安全前行。
规划器的工作流程具体是:确定当前位置和目标位置后,全局规划器首先使用算法为局部规划器生成目标可行路径点,接着局部规划器生成一条短的轨迹,再向机器人发送控制命令。
研究团队设计的框架大致如下图所示。
由会后空翻的小猎豹“进化”而来
在提出上述机器人框架之后,研究团队将其部署在一个小型四足机器人身上。
值得关注的是,研究团队用到的四足机器人是 Mini Cheetah(翻译过来就是小猎豹)。
ICRA2019 会议期间,来自 MIT 机械工程系、电气工程与计算机科学系的一组研究人员发表论文,官宣了 Mini Cheetah。
简单来讲,Mini Cheetah 是一种高 0.3m 左右、重 9 kg 的四足机器人,它体积孝功能强大、机械坚固,使用了定制的可反向驱动模块化驱动器。当时 Mini Cheetah 已经能进行小跑演示,速度高达每秒 2.45 米;还能做出 360° 后空翻的动作。
研究团队基于 Mini Cheetah 做了这几点设计:
借助二维激光雷达实现机器人定位;
用深度相机进行人体检测;
配备先进的速度跟踪控制器(雷锋网注:根据给定的速度命令计算出所需地面反应力和位置信息,可以算出关节位置速度,这一信息将传递给关节控制器,产生关节力矩)。
最终,Mini Cheetah 成为了一只名副其实的机器导盲犬。
我们来看看效果(下图中最窄处宽度是 0.8 米)。
无疑,这款能够带人类穿过狭窄杂乱空间的自主机器人,对视障人士来说将是一大福音。
未来机器人还将在导盲能力上如何改进,雷锋网将继续保持关注。
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