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加州大学伯克利分校新闻

通过一跳、一跳和一跳,高空飞行的机器人可以轻松地跳过障碍物

自从2016年首次推出Salto以来,加州大学伯克利分校的研究人员已经对该机器人进行了一系列新功能的升级。现在,它可以轻松地通过一个障碍课程,并通过伯克利6037校园步行。(Roxanne Makasdjian和Stephen McNally视频)

机器人Salto身高不到一英尺,看起来就像《星球大战》中的帝国漫步者。但是不要被它的大小所愚弄——这个小机器人的步伐很有力。萨尔托能一跃而过三倍于它的高度。

加州大学伯克利分校的研究人员在2016年首次展示了Salto的高空飞行能力。现在,他们给机器人配备了一系列新技能,使它能够像pogo stick一样原地弹跳,像敏捷的狗一样跳过障碍物。Salto甚至可以利用无线电控制器在校园里进行短暂的短途旅行。

研究人员希望Salto能够推动小型、灵活的机器人的发展,这些机器人可以跳过瓦砾,帮助搜救任务。他们将于今天(5月21日星期二)在蒙特利尔举行的2019年机器人与自动化国际会议上介绍机器人的新技能。

“小型机器人在很多方面都非常棒,比如在大型机器人或人类无法适应的地方跑步。例如,在一场灾难中,人们可能被困在废墟下,机器人可能真的很有用,以一种对救援人员不危险的方式找到人们,甚至可能比救援人员在没有帮助的情况下所能做的更快,”加州大学伯克利分校机器人专业研究生Justin Yim说。“我们希望Salto不仅要小,而且要跳得非常高,非常快,这样它就能在这些困难的地方航行。”

Yim与加州大学伯克利分校的电子工程和计算机科学教授Ronald fear合作,他的仿生毫系统实验室探索了如何将动物运动力学应用于制造更敏捷的机器人。

费雷的实验室以制造以昆虫为灵感的机器人而闻名,这些机器人可以安全地爬过那些对轮式机器人来说过于光滑或粗糙的棘手表面。在设计Salto时,Salto意为“在地形障碍上的跳跃运动”,担心的是创造一个通过跳跃从一个地方移动到另一个地方的机器人。

Justin Yim sits on steps holding a small robot

机器人研究专业的研究生Justin Yim领导了这项工作,用复杂的控制软件为Salto编程,让机器人掌握复杂的操作。(加州大学伯克利分校照片,斯蒂芬·麦克纳利)

Salto的单腿,有力的是模仿那些加拉戈,或塞内加尔布什婴儿。这种生活在树上的小型灵长类动物的肌肉和肌腱储存能量的方式,使得这种活泼的动物能够在几秒钟内完成多次跳跃。通过连接一系列的快速跳跃,Salto还可以在复杂的地形中导航——比如一堆碎片——如果没有跳跃或飞行是不可能跨越的。

费宁说:“不像蚱蜢或蟋蟀,它们最后只跳一次,我们正在研究一种机制,让它们能跳、跳、跳、跳。”“这让我们的机器人能够从一个位置跳到另一个位置,然后让它能够暂时降落在我们可能无法停留的表面上。”

三年前,Salto的设计团队演示了该机器人如何跳过一段距离,然后从墙上弹回来,立即跳得更高,使其成为世界上垂直最敏捷的机器人。从那以后,Yim一直致力于设计复杂的控制系统,让Salto掌握越来越复杂的任务,比如弹跳到位、穿越障碍或跟踪移动目标。

Yim还为Salto配备了新技术,让它能够“感觉”自己的身体,告诉它它指向的角度和腿的弯曲。如果没有这些能力,Salto只能被限制在伯克利工程大楼的一个房间里,在那里运动捕捉摄像机跟踪它的精确角度和位置,并将数据传回电脑,电脑会快速处理这些数据,告诉Salto如何调整角度,以便下一次跳跃。

现在Salto对自己和自己的运动有了感觉,机器人可以自己做这些计算,让Yim把机器人带到外面,用操纵杆和无线电控制器告诉它去哪里。

像跑酷艺术家一样,Salto可以跳到3英尺多高,然后从墙上弹回来,使它成为世界上垂直最敏捷的机器人。(Roxanne Makasdjian和Stephen McNally视频)

“动作捕捉对于让机器人在受控环境中精确地跳跃非常有用,它给我们提供了大量非常棒的数据。问题是,我们迦南人没有把这个拿出来在其他地方使用,因为安装所有这些相机需要很长时间。”“我们真的很想把机器人带出去,到处跳。为了做到这一点,我们需要机器人能够计算出它在哪里,它在做什么——只要把电脑放在它自己的身体上。”

Salto现在可以在伯克利校园散步了,它已经成功地在人行道、砖墙和草地上行走。Yim说,使Salto成为可能的数学模型也可以推广到控制其他类型机器人的运动。

Yim说:“通过对Salto的质量和大小的理解,我们可以把同样的理解扩展到其他系统,我们可以建造其他更大或更小、形状或重量不同的机器人。”

在未来,害怕希望继续探索跳跃机器人的可能性。

费宁说:“Salto是我们向机器人跳跃迈出的第一步。”“我们可以对Salto进行扩展,增加一些功能,例如,抓住树枝降落,然后从这些东西上起飞。所以,Salto从一个非常简单的机制开始。只有一条腿。这为更复杂的机器人提供了基础,这些机器人也可能具有很高的动态性能,并能做很多弹跳。”

本研究由陆军研究办公室批准号。w911nf – 18 – 1 – 0038。加州大学伯克利分校的本科生Eric Wang也是该会议论文的作者之一。

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  • 高加速度跳跃无漂移横摇和俯仰估计(会议论文)
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