这个机器人本质上是一种通用类人机器(qì)人。这个机器人高4英尺8英寸(约为141.24厘米),重85磅(约为38.5千克),它能(néng)在粗(cū)糙不平的(de)地面上(shàng)行走,同时也能跑步和(hé)跳跃。ARTEMIS即使在受到(dào)推(tuī)动或(huò)受(shòu)到(dào)其他干(gàn)扰的情况下也能(néng)保持稳定。
▲实验(yàn)室环境中机(jī)器人运(yùn)动情况
据(jù)加州(zhōu)大学洛杉矶分校(xiào)的研究人员(yuán)称,在实验室(shì)的测试中(zhōng),ARTEMIS可以(yǐ)每秒行走2.1米,这(zhè)使它成为世(shì)界上(shàng)行走最快的类人(rén)机器人。它也被认为(wéi)是(shì)第一个由学术界(jiè)设计出的能够跑步(bù)的类(lèi)人机器人(此处2.1m/s为实验室数据,与研究机构上传在(zài)视频平台中的速度有所(suǒ)差距。)
该机器人(rén)的主要创新之处在于,它的执行器(actuators)是(shì)专门设计(jì)的(de),这个执(zhí)行器(qì)发挥着像人(rén)类肌(jī)肉一(yī)样的作用,它们有(yǒu)弹性,同时可以控制(zhì)发出力量的大(dà)小,而(ér)此前大多数机器人四肢较为僵硬(yìng),很难灵(líng)活处(chù)理指令。
加州大(dà)学(xué)洛杉矶分(fèn)校机械与航(háng)空(kōng)航天工程教授、机器(qì)人(rén)与机制实验室主任丹尼斯(sī)·洪(Dennis Hong)称,这个发(fā)挥人类肌肉(ròu)作用(yòng)的(de)执行器是这个类人机器人在(zài)不平(píng)坦地面行(háng)走时保持良好平(píng)衡的关(guān)键,也(yě)使得该机器人可以在运动时(shí)双脚(jiǎo)离地。
这个(gè)机器人的(de)另外(wài)一(yī)处进步(bù)是,ARTEMIS的(de)执行器是由电力驱动的,而(ér)不是通过液压(yā)(hydraulics)控制的(de)。简单(dān)来讲,液压控制是指利用流体(tǐ)压力差来驱动运动,因(yīn)此噪音较大(dà)、还引发产生液体泄漏的危(wēi)险。而电力驱动不仅避免了液压控(kòng)制这种方法的缺点,更重要(yào)的是,电力驱(qū)动的效率也更高。
ARTEMIS对所感知事物的反应和适(shì)应能力来自于它的(de)传感(gǎn)器和执行器系统。它(tā)的每只脚上(shàng)都有定制设计的力学传感器(force sensors),帮(bāng)助机(jī)器在运动时保持平衡。ARTEMIS的头上还有一个定位装置(orinentation unit))和两个摄像头,帮助(zhù)其感知周围环境。
▲机器(qì)人感(gǎn)知周围环(huán)境(jìng)
为(wéi)了让ARTEMIS在机器人(rén)世(shì)界杯足(zú)球赛(sài)中脱颖而出,研(yán)究人员一(yī)直在加州大学洛杉矶分校的校园中带着机器人定期散(sàn)步,并对机(jī)器人进行测试。在接下来的(de)几周之内,他(tā)们将(jiāng)在加州大学洛杉矶分校的校内场地全(quán)面测试(shì)机器人(rén)的跑步(bù)和足球(qiú)技能。研(yán)究(jiū)人员(yuán)还将评估机器人在不平整地面和楼梯中的运动(dòng)能力以及携带物体的能(néng)力。机器人与机制实验室的Twitter账户(hù)定期分享关于(yú)机(jī)器人测试结果的信息,并发布其校(xiào)园散步的路线(xiàn)。
丹尼(ní)斯·洪说(shuō):“我们很高兴能在加(jiā)州大(dà)学洛杉矶分校进行实地测试,我们认为这是(shì)一个(gè)向更广泛受众推(tuī)广科学、技术、工程和数学的机会。”
近(jìn)期,加州(zhōu)大学洛杉矶分校机械工(gōng)程学博士朱桃元民(Taoyuanmin Zhu)和安敏(Min Sung Ahn)分(fèn)别开发(fā)了ARTEMIS的硬(yìng)件和软件系统。机器人与机制实验室制造(zào)类人机器人已有20多年的(de)历史,早前的机器人已(yǐ)经(jīng)5次赢得机器人世界杯足球赛。
结语:类人机器人新进展,动力系(xì)统成关键(jiàn)突破口
ARTEMIS的贡献不(bú)仅在于机器人的(de)执行器(qì)开始(shǐ)发挥(huī)像人类肌肉一样的功(gōng)能(néng),还(hái)在于它的感知能(néng)力(lì)得到提(tí)升。在(zài)长久(jiǔ)以来(lái)采用“本体(tǐ)—技能—智(zhì)能”这套自(zì)下而上的研发路线的思路下,双腿运动能力是要(yào)攻克的(de)第一道关卡,ARTEMIS突破了以往机器人僵(jiāng)硬、不灵敏的弱点,拥有了像人一样的运动能(néng)力,为类人机器人发展指明道路,即不断提升动力系统成(chéng)为(wéi)其(qí)关键突破(pò)口。
除此之外,ARTEMIS对感(gǎn)知能力的关注,将(jiāng)有助于类人(rén)机器人(rén)“更聪明”,让类人机器人灵活应对各种复杂(zá)的(de)跨场景工作模式,真正(zhèng)地帮助人类(lèi)进行相关工作。