人形机器人成精了!走钢丝玩滑板,还会飞上天

人形机器人成精了!走钢丝玩滑板,还会飞上天 美国加州理工学院的研究人员开发出了一种双足机器人,它结合了双足行走和飞行的动作,使其极其灵活,能够执行复杂的动作,例如滑板和钢丝行走。

LEO沿系在树间的绳索行走

这个机器人的设计灵感来自于鸟类在行走和飞行之间的各种行为,研究人员将其命名为LEONARDO(“legs onboard drone”无人机上的腿,简称LEO),LEO可以通过多关节腿和基于螺旋桨的螺旋桨实现对自身平衡的精细控制。


在研究论文中,研究人员表示,由于其混合运动能力,狮子座可以执行人类和传统机器人难以完成的各种任务。高空作业将是低地球轨道最适合的应用之一,例如高压线路的维护和高空桥梁的油漆。


这项研究周三发表在《科学》的附属杂志《科学机器人》上,并出现在本月的杂志封面上,本文的题目是“一种能飞、能滑、能走的双足步行机器人”。

1.改变了传统的运动方式,使机器人能跑能飞

大多数现有的机器人可以在地面或空中移动,但很少有机器人同时具有这两种移动模式。此外,现有的机器人很少有能力执行复杂的任务。


地面机器人有腿、轮子、履带和其他形式。其中,双足机器人因为具有人类的外形,能够像人类一样行走、奔跑和跳跃而备受关注。但地面机器人的运动容易受到崎岖地形的限制,应用范围也仅限于近地面,因此在高空作业难度较大。


飞行机器人可以无视各种崎岖地形,从事遥感、投送、搜救、巡检等空中工作。但其自身的缺点也非常明显,比如能耗高、飞行时间短、运载能力有限等。此外,由于空中机器人在空中工作时需要注意自身的稳定性,与地面机器人进行物理交互比地面机器人更加困难。


研究人员结合两种机器人的优点,使Leo将行走和飞行运动模式结合起来进行混合运动,并通过在不同运动模式之间切换来适应各种崎岖地形。

2. 75cm的高度只有5kg,重量是4个螺旋桨。

LEO重2.58公斤,走路时身高75厘米。它主要由躯干、螺旋桨推进系统和两个尖跟腿组成。


为了让它足够轻,Leo的腿部结构使用了碳纤维管和3D打印碳纤维增强尼龙接头来支撑滚珠轴承,它的两条腿是对称的,每条腿有3个伺服电机,一个在骨盆,另外两个在臀部前后,三个伺服电机共同控制腿部的运动。


LEO的肩部装有四个对称放置的螺旋桨,以稳定和控制行走和飞行运动。


低地球轨道系统可以通过机载计算机和传感器组件完全自主运行,根据它需要跨越的障碍类型,它可以选择步行或飞行,或者根据需要将两者混合。


行走时,LEO的螺旋桨保证其行走时能保持直立,腿部执行器通过改变腿部位置,使机器人重心前移,实现行走。在飞行中,低轨道飞行器可以单独使用螺旋桨,像无人机一样飞行。


3. 滑雪、绳索行走和高空作业是最大的应用方向


由于它具有混合运动的能力,研究人员发现它可以完成一些传统机器人难以完成的动作,如在绳索上行走和在滑板上滑行。它还具有很高的抗干扰能力,即使在3.8 m / s的风速下也能保持稳定。


“也许最适合LEO的应用是那些涉及高空作业的应用。这些任务通常对人类来说是危险的,需要机器人来代替它们,”研究人员在论文中说


比如现在的高压线检查是由专业人员进行的。他们不仅需要远程检查线路,还需要去线路进行检查和维护。使用狮子座,不需要派人员爬线。只需让机器人飞到高压线处,沿着电线行走进行维修,就可以降低维修成本,减少坠落伤亡的可能性。


除了这些影响,为低轨道起落架设计的技术也可以促进自适应起落架系统的发展。研究团队设想,未来的火星旋翼机可以配备腿式起落架,在倾斜或不平的地面上着陆时保持平衡,从而降低着陆失败的风险。

研究人员还计划为低空轨道装备一种新开发的控制算法,利用深度神经网络控制无人机的着陆,使机器人更好地了解环境,决定行走、飞行或混合运动的最佳组合。从一个地方移动到另一个地方最安全、耗能最少的方式。

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作者:机器人产业网
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