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由俄勒岡州立大學(xué)的Jonathan Hurst帶領(lǐng)的科研團隊此前曾打造出MABEL，但只能限制在平面上進行2D行走。而現(xiàn)在，有一個團隊成功打造了功能更為強大的行走機器人。近日，密歇根大學(xué)成功研發(fā)雙足機器人---MARLO，它能夠在沒有其他支持的情況下在復(fù)雜路面上正常行走，MARLO機器人具備“3D行走”功能，意味著能夠以任意角度進行行走。
通過軟硬件的配合，MARLO可以根據(jù)路面環(huán)境的不同進行自我調(diào)整，彎曲步態(tài)從而能夠達到移動的目的。在未來MARLO上將會裝備全面的3D控制器，能夠在復(fù)雜地形中更好的調(diào)整步速。
不過，在早些的測試視頻中，MARLO跌到的次數(shù)比其他機器人都要多。團隊一直改進MARLO的行走技能，現(xiàn)在MARLO的行走技能已經(jīng)非常高超，不管險路還是坦途，它都能征服。
現(xiàn)在，團隊領(lǐng)導(dǎo)人Jessy Grizzle教授和他的學(xué)生要對MARLO進行更艱巨的挑戰(zhàn)，讓MARLO行走在“波浪草地”上。這塊草地位于密歇根大學(xué)內(nèi)，由藝術(shù)家Maya Lin精心設(shè)計，今天，團隊發(fā)布了MARLO“波浪草地”行走的視頻。
操作者能通過一個常規(guī)的Xbox控制器對MARLO進行控制，操作者可以對其發(fā)出指令，讓它向任何指定方向移動。MARLO機器人在遭遇崎嶇地形后能自行進行調(diào)整。MARLO的行走能力多虧于研究人員在其身上使用的導(dǎo)航算法。 Xingye Da結(jié)合兩種2D算法，一種能控制前后移動，而另一種能控制側(cè)面運動。隨后他根據(jù)不同的步行速度和地面高度創(chuàng)建了15種不同的步態(tài)，從而令MARLO在無需特殊傳感器的情況下能在凹凸路面上平穩(wěn)前行。此外，研究人員計劃正在研發(fā)更加全面的3D控制器算法，希望MARLO能夠在復(fù)雜地形中最佳運行速度。
MARLO和其他的人形機器人截然不同，它沒有手臂，沒有頭，膝蓋上沒有制動器，幾乎是你見到過的腿最細(xì)的機器人。 Grizzle 表示此種設(shè)計可以讓MARLO更加靈敏，但也需要更加成熟的算法來實現(xiàn)行走功能。
對于MARLO來說，硬件并非最重要。Grizzle表示它的團隊正在開發(fā)高度靈活的雙足機器人的“基礎(chǔ)數(shù)學(xué)原則”。他解釋道：“我們想要算法來為整個雙足機器人大家庭服務(wù)，而不僅僅是我們的MARLO。”
Grizzle這樣描述MARLO的算法：
在設(shè)計MARLO的控制器時，我們使用的是完整的動態(tài)模型，而不是簡化的垂直模型。垂直模型有自己的極限，因此基于此的機器人通常只能進行緩慢、扁平的行走。我們在模型上使用優(yōu)化的算法，來設(shè)計機器人行走的步態(tài)，它能根據(jù)不同的地面高度、側(cè)坡斜度和行走速度進行調(diào)整。
擁有了此種優(yōu)化的算法，MARLO可以應(yīng)對各種各樣的地面。只有在極端情況下，它才會跌到。
為了了解更多關(guān)于MARLO的細(xì)節(jié)，IEEE Spectrum記者采訪了Jessy Grizzle：
IEEE Spectrum：
MARLO為什么要在不前進時也不停踏步，是為了保持平衡嗎？
Jessy Grizzle：
在視頻中，你可以看到MARLO每秒鐘交替腿2到3次。為什么呢？當(dāng)MARLO沒有向前移動時，它有必要進行原地踏步，因為它的腳踝處是樞軸。如果它站在原地不動，那么它將會向前或向后跌到，試想一下你站在一個旋轉(zhuǎn)的圓盤上你就知道了。因此，原地踏步對于保持平衡至關(guān)重要。
IEEE Spectrum：
MARLO為什么有時會跌倒？
Jessy Grizzle：
失敗是成功之母，但如果你一直沒有成功，那整個努力的過程非常讓人沮喪。
當(dāng)我們的步行速度快于0.5米每秒時，這時候通常是因為腳太滑而跌倒，或是因為障礙物高度超過了MARLO預(yù)期的高度而被絆倒（我們會告訴MARLO地面高度的信息）。
在之前的視頻中，MARLO跌倒是因為側(cè)腿沒有考慮陡坡，坡有15厘米高，但MARLO在行走時側(cè)腿只達到5厘米，然后便跌倒了。因此，跌倒的原因主要是因為MARLO的判斷失誤，有時它需要越過一個“小山丘”，但它以為是個平地，因此便跌倒了。所以我們需要一直優(yōu)化算法，減少MARLO的判斷失誤。
Via:IEEE
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