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2017-06-30

升级后的 Salto-1P 单腿机器人:弹得更高,跳得更稳了

在去年的 12 月份,深圳湾(公众号 ID:shenhzhenware)曾报道过来自加州大学伯克利分校(UC Berkeley)仿生微系统实验室(Biomimetic Millisystems Lab)的一款名为 Salto (saltatorial locomotion on terrain obstaclesd )的单腿跳跃机器人。该机器人能平均每隔 0.58 秒进行一次高达 1 米的跳跃,其跳跃的敏捷性(重复跳跃过程中能达到的跳跃高度)达到 1.7 m/s。

与其他从袋鼠、兔子等动物获取灵感而制作的弹跳机器人不同,Salto 的灵感是来自非洲的小型夜行灵长目动物——婴猴(galago),该动物拥有出色的垂直弹跳能力,单次跳跃就能越过大约两米高的灌木丛。

虽然 Salto 的弹跳能力不能与婴猴匹敌,但水平已非常接近了,其中涉及到功耗和效率等因素。另外,Salto 利用旋转惯性尾来维持平衡,但不能控制住自己的下一步着陆点。

如今,时隔半年后,该实验室研究人员将 Salto 升级为 Salto-1P,与此前版本不同的是,实验员为新的 Salto-1P 新增了一对推进器,使得机器人能跳得更快、更高、更远。

· 相比 Salto,Salto-1P 新增了头顶上的两枚推进器

该实验室的研究员表示,由于机器人与地面接触的时间十分短,而大部分时间都在空中,因此他们的研究重点主要聚焦在其在空中的平衡和控制。旋转惯性尾与推进器的结合能够维持 Salto-1P 两次弹跳间的平衡,并起到定位的作用。

新增的一对推进器能够控制 Salto-1P 在空中的航向(yaw)和横滚(roll),再加上原本旋转惯性尾在垂直方向上的仰俯控制能力,也就意味着 Salto-1P 能够进行三维的转动(类似飞机航行转向的原理)。

另外,部分硬件上的改进也使得 Salto-1P 拥有更深的蹲伏能力,其灵敏度提高到了 1.83m/s。

该实验室研究人员 Duncan Haldane(邓肯·霍尔丹)表示,事实上,Salto-1P 与陆地接触的时间十分有限,在每次弹跳过程中,Salto-1P 将近 92% 的时间在空中,而它这段时间并非靠腿部进行控制,因此推进器在这空中控制的过程中起着至关重要的作用。在改装的过程中,团队也不得不因为 Salto-1P 出现的各种问题而对硬件进行多次改进。

研究者 Justin Yim 表示,虽在视频中所观看到的 Salto-1P 似乎是在没约束的情况下进行弹跳,但事实上,Salto-1P 遵循一定的路径依赖,计算机将跟踪其动作、获取数据,并且向机器发送控制指令。而计算机所收集的数据很大程度上能作为研究人员们对技术和方案做改进的参考。

据 Duncan Haldane 解释,Salto 的续航仍是一个需要解决的问题,因为它提体型很小,所携带的电池也就仅能支撑 2~3 分钟,之后得重新充上电再使用。接下来,除了机器性能上的提上,团队还将专注于机器电池使用寿命的提升。

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