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斯坦福大学学生制造的狗一样的机器人可以跳跃、翻转和小跑

斯坦福大学的学生发明了一种狗一样的机器人,可以在崎岖的地形中行走,他们希望你也能做一个。

斯坦福大学学生机器人俱乐部(Stanford Student Robotics club)的“极限移动”(Extreme Mobility)团队将自己的技术应用于能够在复杂地形中漫步的机器人,他们开发出了一款四条腿的机器人,不仅能够表演杂技和穿越具有挑战性的地形,而且在设计时考虑到了再现性。任何想要拥有自己版本的斯坦福Doggo机器人的人,都可以查阅学生们在网上免费提供的全面计划、代码和供应清单。

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Kurt Hickman的视频

斯坦福大学的学生们开发了斯坦福狗狗,这是一种成本相对较低的四足机器人,可以小跑、跳跃和翻转。

“我们在研究中也见过其他四足机器人,但它们并不是你可以带到自己的实验室用于自己项目的东西,”内森考(Nathan Kau)说。“我们想让斯坦福大学的Doggo成为一个开源机器人,你可以用相对较少的预算来建造自己。”

尽管其他类似的机器人可能要花费数万或数十万美元,而且需要定制零部件,但据极限移动学院的学生估计,斯坦福大学Doggo的成本不到3000美元(包括制造和运输成本),而且几乎所有的零部件都可以在网上买到。他们希望这些资源的可获得性能激发斯坦福大学狗狗制作者和研究人员的热情,他们从自己的工作中开发出创新和有意义的副产品。

斯坦福大学的狗狗已经能走路、小跑、跳舞、跳、跳,偶尔还能做后空翻。学生们正在制作一个更大的版本——目前大约只有比格猎犬的大小——但他们将在5月21日于加拿大蒙特利尔举行的机器人和自动化国际会议上短暂休息,展示斯坦福狗狗。

一个跳跃,一个跳跃和一个后空翻

为了让斯坦福狗狗可以复制,学生们从零开始建造。这意味着要花费大量时间研究容易获得的供应品,并在生产过程中对每个部件进行测试,而不是依赖于模拟。

“自从我们第一次有制造四足动物的想法以来,已经有两年了。在我们真正开始研究这只狗之前,我们已经做了几个原型,”19岁的娜塔莉·费朗特(Natalie Ferrante)说。“我们第一次让他走路的时候非常兴奋。”

斯坦福大学狗狗的第一步是蹒跚学步,但现在它可以保持一致的步态和理想的轨迹,即使它遇到不同的地形。它通过感应机器人上的外力,并确定每条腿应施加多大的力和扭矩来实现这一目标。这些马达以每秒8000次的速度重新计算,这对机器人标志性的舞蹈非常重要:一个有弹性的转向架,隐藏了它没有弹簧的事实。相反,这些马达就像一个由虚拟弹簧组成的系统,当它们感觉到机器人不在自己的位置时,会平稳而敏捷地将机器人弹回适当的位置。

在团队增加的技能和技巧中,学生们对机器人的跳跃能力感到异常惊讶。清晨,在实验室里,研究人员让斯坦福大学的狗狗跑了一圈,发现它毫不费力地就蹦到了2英尺高的空中。通过推动机器人的软件的限制,斯坦福一动也不动地能够跳3,然后3½脚离开地面。

“那时我们意识到,在某些方面,这种机器人比研究中使用的其他四足机器人表现得更好,尽管它的成本真的很低,”Kau回忆道。

从那时起,学生们就开始教斯坦福大学的狗狗做后空翻——但总是使用填充物,以便进行快速的尝试和错误实验。

斯坦福狗狗接下来会做什么?

如果这些学生能够如愿以偿,斯坦福Doggo的未来将掌握在大众手中。

“我们希望提供一个任何人都可以构建的基准系统,”航空航天研究生、极限机动性导师帕特里克斯莱德(Patrick Slade)说。“比如说,你想从事搜救工作;你可以给它装上传感器,然后在我们的传感器上编写代码,让它爬上岩堆或在洞穴中挖掘。或者可能是用胳膊拿东西或者拿包裹。”

这并不是说他们不继续自己的工作。Extreme Mobility正在与航空航天助理教授扎卡里曼彻斯特(Zachary Manchester)的机器人探索实验室(Robotic Exploration Lab)合作,在另一架斯坦福狗狗(Stanford Doggo)上测试新的控制系统。该团队还完成了一个两倍于斯坦福狗狗大小的机器人的建造,它可以携带大约6公斤的设备。它的名字是斯坦福低音。

要阅读有关斯坦福科学的所有故事,请订阅《斯坦福科学文摘》(Stanford science Digest)。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.stanford.edu/2019/05/20/dog-like-robot-jumps-flips-trots/