能夠執(zhí)行定義高級(jí)物理動(dòng)作(如步行，跳躍和導(dǎo)航地形)的復(fù)雜動(dòng)作的機(jī)器人的價(jià)格可能高達(dá)50,000美元或更多，這使許多人無法進(jìn)行現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)在，位于紐約州蒂賓根和斯圖加特的紐約大學(xué)丹東工程學(xué)院和馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所(MPI-IS)的合作團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種成本相對較低，易于組裝的四足機(jī)器人可以升級(jí)和修改的名為“ Solo 8”的機(jī)器人，為預(yù)算有限的團(tuán)隊(duì)(包括初創(chuàng)企業(yè)，小型實(shí)驗(yàn)室或教學(xué)機(jī)構(gòu)的團(tuán)隊(duì))打開了進(jìn)行復(fù)雜研發(fā)的大門。

研究人員的工作“用于腿部運(yùn)動(dòng)研究的開放式扭矩控制模塊化機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)”已在機(jī)器人技術(shù)與自動(dòng)化快報(bào)上發(fā)表，該論文將于本月晚些時(shí)候在ICRA(國際機(jī)器人技術(shù)與自動(dòng)化國際會(huì)議)上發(fā)表。領(lǐng)先的機(jī)器人會(huì)議，將以虛擬方式舉行。

該團(tuán)隊(duì)由紐約大學(xué)丹頓分校電氣和計(jì)算機(jī)工程以及機(jī)械和航空航天工程副教授Ludovic Righetti帶領(lǐng)，與紐約大學(xué)丹頓分校的機(jī)器運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的合作者以及MPI-IS的研究小組合作，設(shè)計(jì)了該設(shè)備。使得更廣泛的機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室可以更容易地進(jìn)行機(jī)器人研究和教學(xué)，并且通過使用相同的開源平臺(tái)，允許研究人員匯編比較數(shù)據(jù)，這是邁向機(jī)器人技術(shù)快速進(jìn)步的關(guān)鍵一步。

Solo 8的功能(包括扭矩控制的電動(dòng)機(jī)和活動(dòng)關(guān)節(jié))使它的行為像更昂貴的機(jī)器人一樣：例如，它可以執(zhí)行跳躍動(dòng)作，以多種配置和方向行走，并在恢復(fù)姿勢后恢復(fù)姿勢，姿勢和穩(wěn)定性。翻倒了。此外，Solo 8的所有組件都可以3D打印或在商店中購買，并且根據(jù)BSD 3條款許可，可在線免費(fèi)獲取構(gòu)造文件，從而使其他科學(xué)家在原型設(shè)計(jì)時(shí)可以利用模塊化設(shè)置。并開發(fā)自己的技術(shù)。

該機(jī)器人可以在以下領(lǐng)域進(jìn)行研究：

探索基于動(dòng)物的肢體運(yùn)動(dòng)以及在實(shí)驗(yàn)室表面，礫石，土壤，沙子，泥土和其他此類地形上的運(yùn)動(dòng)

強(qiáng)化學(xué)習(xí)以應(yīng)對復(fù)雜而動(dòng)態(tài)的行為，包括那些將性能推向壓力極限的行為，而這對于使用昂貴的平臺(tái)而言過于冒險(xiǎn)

動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)(包括跑酷風(fēng)格的行為)，很少有機(jī)器人可以執(zhí)行

操縱環(huán)境(例如打開門或按下按鈕)

機(jī)器人與先進(jìn)通信技術(shù)的集成(該團(tuán)隊(duì)正在與紐約大學(xué)無線學(xué)院進(jìn)行NSF資助的研究，以通過5G無線進(jìn)行獨(dú)奏控制)

該項(xiàng)目由開放動(dòng)力機(jī)器人倡議(Open Dynamic Robot Initiative)主持開發(fā)，于2016年由Righetti和MPI-IS研究人員機(jī)電工程師Felix Grimminger和動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)研究小組負(fù)責(zé)人AlexanderBadri-Spröwitz共同發(fā)起。它最初由Righetti的ERC起始資金資助，然后由幾個(gè)MPI-IS的基層項(xiàng)目和美國國家科學(xué)基金會(huì)資助。

一步一步，四足機(jī)器人要去的地方

MPI-IS的研究小組負(fù)責(zé)人Righetti除了在Tandon的職責(zé)外，還說：“已經(jīng)有許多大學(xué)與我們聯(lián)系，并希望復(fù)制我們的機(jī)器人并將其用作研究平臺(tái)。” 他解釋說，MPI-IS的經(jīng)驗(yàn)推斷部門最近使用了這一概念來構(gòu)建可以操縱物體的機(jī)械手指。

他繼續(xù)說：“我們的機(jī)器人平臺(tái)是快速原型制作和構(gòu)建高性能硬件的重要基礎(chǔ)。” 作為回報(bào)，我們受益，因?yàn)槠渌芯咳藛T可以為該項(xiàng)目做出貢獻(xiàn);例如，法國LAAS-CNRS的同事開發(fā)了一個(gè)電子板，以幫助通過WiFi與機(jī)器人進(jìn)行通信。此外，可以快速測試復(fù)雜的控制和學(xué)習(xí)算法在平臺(tái)上，減少了從構(gòu)思到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的時(shí)間，這大大簡化了我們的研究，我們的開源方法使我們可以將算法與其他實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行比較。在我位于紐約的實(shí)驗(yàn)室中，我們開發(fā)了非常有效的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化算法，但是在一個(gè)復(fù)雜而笨重的機(jī)器人上進(jìn)行測試對于一些研究人員而言可能只需花費(fèi)半年的時(shí)間，而使用Solo則可以輕松完成。

無需重新發(fā)明輪子

Badri-Spröwitz說：“要讓一個(gè)研究小組自己開發(fā)這種機(jī)器人，就需要花費(fèi)四年的時(shí)間。” “此外，您還需要廣泛的專業(yè)知識(shí)。我們的平臺(tái)是幾個(gè)團(tuán)隊(duì)的綜合知識(shí)?，F(xiàn)在，全球任何實(shí)驗(yàn)室都可以在線，下載文件和打印零件，并從目錄中購買剩余的零件。每個(gè)人都可以添加額外的功能，再過幾個(gè)星期就可以完成。您已經(jīng)擁有了世界一流的機(jī)器人。”

他補(bǔ)充說，估計(jì)價(jià)格為幾千歐元的機(jī)器人，自制且易于調(diào)整以滿足個(gè)人研究目標(biāo)，與商店購買的有腿機(jī)器人相比，這對于更多的研究人員和講師來說更容易使用。

Grimminger說：“ Solo具有一些我們將來有興趣探索的新穎功能。” “例如，它具有廣泛的運(yùn)動(dòng)范圍。當(dāng)機(jī)器人摔倒在后時(shí)，它可以以其他方式配置腿并站起來?；蛘呖梢詮?4厘米的站立高度跳到65厘米。 ”

得益于扭矩控制電機(jī)，該機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了類似彈簧的行為，在動(dòng)物腿部表現(xiàn)出類似肌肉和彈性腱的作用。

“請注意，機(jī)器人使用的是虛擬彈簧，而不是機(jī)械彈簧。作為虛擬彈簧，可以對其進(jìn)行編程。例如，您可以將彈簧的剛度從軟調(diào)節(jié)到硬，這很有趣，因?yàn)槲覀兛吹饺撕蛣?dòng)物的剛度變化，并具有調(diào)整后的剛度，該機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)且魯棒的運(yùn)動(dòng)行為，”Badri-Spröwitz補(bǔ)充道。

Solo 8的重量剛剛超過2公斤，提供了非常高的功率重量比。大多數(shù)四足機(jī)器人重得多，因此在研究環(huán)境中更危險(xiǎn)，更難操作。現(xiàn)在，由于重量輕，學(xué)生可以更輕松，更安全地操作機(jī)器人，甚至可以將其裝在背包中，以運(yùn)送回家或參加會(huì)議。

機(jī)器人的名稱中帶有數(shù)字八，表示其八個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)：每個(gè)機(jī)器人腿都可以改變角度和長度。但是，最近完成了新版本的測試，并以12個(gè)自由度(每條腿三個(gè))進(jìn)行了首次測試。現(xiàn)在，新機(jī)器人也可以側(cè)身行走。

Badri-Spröwitz說：“由于具有額外的自由度，它將具有更多的通用性，并能夠顯示更多有趣和復(fù)雜的行為。”