这个麻省理工学院的机器人想利用你的反射来行走和平衡 | 智能技术

发布日期:2019-11-24 10:00


照片:若昂·拉莫斯(JoãoRamos)
麻省理工学院的小爱马仕(Little HERMES)想借用你的大脑。

麻省理工学院的研究人员展示了一种新型的远程操作系统,该系统允许两足机器人“借用”操作员的身体技能,从而以更高的敏捷度移动。该系统的工作方式与Spielberg电影“ Ready Player One”中的触觉服一样。但是,虽然电影中的服用于将人类连接到他们的VR头像,但MIT服却将操作员连接到了真实的人工智能机器人上。

该机器人称为Little HERMES,目前只有两条小腿,大约是普通成年人的三分之一。在龙门架的支撑下,它可以步进和跳跃或走很短距离。尽管这本身并不十分令人印象深刻,但研究人员表示,他们的方法可以帮助使有能力的灾难机器人更加接近现实。他们解释说,尽管最近取得了进步,但要建造具有与人类相当的运动和决策能力的全自动机器人仍然是一个挑战。那是更先进的远程操作系统可以提供帮助的地方。

研究人员说,若昂·拉莫斯,现在的助理教授在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校,并Sangbae金,主任麻省理工学院的仿生机器人实验室,描述了在这个星期的问题,该项目科学机器人。他们在论文中指出,现有的远程操作系统通常无法有效地使操作员的动作与机器人的动作相匹配。另外,常规系统不向人类远程操作者提供关于机器人正在做什么的物理反馈。他们的新方法解决了这两个限制,并且为了了解其在实践中的工作方式,他们建立了Little HERMES。


图片:科学机器人麻省理工学院的双足机器人

Little HERMES的主要组件:(A)定制执行器,设计用于承受冲击并能够产生高扭矩。(B)轻型肢体,惯性低,腿部摆动快。(C)具有三轴接触力传感器的坚固耐用的轻型脚踏传感器。(D)坚固的IMU来估计机器人的躯干姿势,角速度和线性加速度。(E)National Instruments的实时计算机sbRIO 9606,用于机器人控制。(F)串联两个三节锂聚合物电池。(G)刚性轻巧的框架,可最大程度地减少机器人的重量。

今年年初,麻省理工学院的研究人员为该项目撰写了一篇有关IEEE Spectrum的深入文章,其中包括Little HERMES及其大兄弟HERMES  (高效机器人机制和机电系统)。在该文章中,他们描述了系统的两个主要组件:
[...]我们正在构建一个远程机器人系统,该系统包括两个部分:具有敏捷性和动态行为的类人动物,以及一种新型的双向人机界面,可将您的运动发送给机器人,并将机器人的运动发送给您。因此,如果机器人踩到碎片并开始失去平衡,操作员会感到同样的不稳定,并会本能地做出反应以防止跌倒。然后,我们捕获该物理响应并将其发送回机器人,这也有助于避免跌倒。通过这种人机交互,机器人可以利用操作员固有的运动技能和瞬间反射来保持立足点。
您可能会说我们正在将人的大脑放入机器中。


图片:科学机器人

麻省理工学院的研究人员为控制Little HERMES而建立的人机界面与传统的人机界面的不同之处在于,它依靠操作员的反应来提高机器人的稳定性。研究人员称其为平衡反馈接口或BFI。BFI的主要模块包括:(A)用于躯干和脚的自定义界面附件,旨在捕获高速(1 kHz)的人体运动数据。(B)两个欠驱动模块,用于跟踪躯干的位置和方向,并向操作员施加力。(C)每个执行模块都有三个自由度,其中一个是由直流无刷电机驱动的推/拉杆。(D)一系列具有被动关节的连杆,这些被动关节连接到操作员的脚上并跟踪其空间平移。(E)National Instruments的实时控制器cRIO 9082,用于关闭BFI控制回路。

这是实验的更多片段,展示了Little HERMES到位的位置和位置,向前和向后走几步以及保持平衡。观看直到最后,以查看不成功的步进实验的汇编。可怜的小爱马仕!

在新的《科学机器人》论文中,麻省理工学院的研究人员解释了他们如何解决使远程操作系统有效的关键挑战之一:
这种策略的挑战在于将人体运动正确地映射到机器上,同时告知操作员机器人重现运动的紧密程度。因此,我们提出了一种针对该双边反馈策略的解决方案,以控制双足机器人与操作员同步地采取步骤,跳跃和行走。通过(i)将人体运动数据的核心部分实时缩放到机器人比例,以及(ii)向操作员施加与人和机器人之间的相对速度成比例的反馈力,从而实现了这种动态同步。

从字面上看, Little HERMES现在已迈出了第一步,但研究人员表示,他们希望将具有类似设计的机器人腿用作更高级的类人动物的一部分。他们设想的一种可能性是快速移动的四足机器人,该机器人可以在各种地形中运行,然后转变为双足机器人,用双手进行灵巧的操纵。这可能涉及合并一些麻省理工学院研究人员在其实验室中建造的机器人,可能会在猎豹和HERMES或迷你猎豹和小HERMES 之间创建混合体。我们等不及要看看最终的机器人会是什么样子。