四足机器人现在可以爬梯子了 | 智能技术

发布日期:2019-12-05 10:00
这只机器狗可以爬上梯子,真正的狗会挣扎着爬梯子。


照片:东京都大学

当我们看到四足机器人时,不可能不将它们与狗和猫等四足动物进行比较。在过去的几年中,这样的人工智能机器人已经开始在一些非常特殊的情况下接近它们的生物同行的能力,比如行走而不摔倒。生物学提供了一个机器人正在努力达到的黄金标准,我们需要很长的时间才能制造出能做动物所能做的一切的四足动物。
 
 然而,机器人的酷之处在于,它们不必受到生物学的限制,这意味着它们总是有潜力学习动物根本不是为之设计的新行为。在上周的IROS 2019年大会上,我们看到了一个这样的例子,一个四足机器人能够爬上垂直的梯子。


照片:东京都大学

为了生成机器人的自主攀爬行为,研究人员使用了一个递归神经网络来训练它攀登梯子。这种行为是为这个特定的梯子创造的,但是研究人员计划推广这个系统,这样机器人就可以在没有事先训练的情况下爬上新的梯子。
 
 随便在谷歌上搜索一下,似乎垂直爬梯子对于生物四足动物来说是相当具有挑战性的。狗可以做到这一点,尽管通常你会看到它们爬上倾斜的梯子(靠在某物上),而不是垂直的。猫好一点,但垂直梯子看起来对它们来说仍然是一个挑战,特别是如果它们不能用爪子抓握的话。问题是,随着梯子的陡度增加到垂直,你的重心离梯子越来越远,你必须通过主动抓住梯子而不是站在梯子上来支撑自己越来越重的东西,这对于没有强大抓取系统的动物来说是个问题。


照片:东京都大学

为了爬上梯子,四足机器人配备了惯性测量单元(IMU),脸上的飞行时间3D摄像机,以及每个爪子上的触摸和力传感器。Intel NUC计算机充当主控制系统,使用Arduino作为辅助控制器来管理内部传感器(力、触摸和IMU)的输入输出信号。该机器人有23个自由度(DoF):每条腿有5个自由度,双激光测距仪传感器有2个自由度,头部有1个自由度。
 
 大多数机器人四足动物也没有强大的抓取系统,但将这样的系统添加到机器人中似乎是一个值得探索的有希望的想法。东京城市大学的机器人专家已经建造了一个可爱的小(7公斤)四足动物,拥有5个自由度的腿,其中包括一只可相对的大拇指,它的脚变成了夹持器。它能够使用这些夹钳完全自主地爬上垂直的无扶手梯子。

从梯子到上表面的过渡看起来相当棘手,机器人如何用后腿抓住最高的梯级并用它推动自己到平台上,这是特别巧妙的。同样值得注意的是,自主系统是在这个特定的梯子上训练的,它花了五次尝试才把它弄好,尽管研究人员说失败是由于缺乏执行器扭矩,而不是他们的整体方法。他们计划在未来的工作中解决这个问题,以及推广这个系统,这样它就可以在没有事先培训的情况下爬上新的梯子。
 
 来自东京城市大学和冈山大学的Azhar Aulia Saputra,Yuichiro Toda,Nayuki Takesue和Nayuki Kubota在澳门举行的IROS 2019会议上展示了“四足机器人在没有扶手支撑的垂直梯子上移动的新能力”。